JP2008544837A - Water treatment equipment - Google Patents

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Abstract

電気凝固法による汚染水を処理するための携帯用装置。該装置は、少なくとも2個の電極(1、2)を含む。該装置は、また、少なくとも2個の電極から電気的に分離された筐体(4)、相互に相隔たって固定されている少なくとも2個の電極(1、2)を含む。少なくとも2個の電極(1、2)が汚染水に部分的に浸水され、電位が供給された時、少なくとも2個の電極の1個(2)が、汚染水にイオンをもたらすように犠牲的である。
【選択図】図1
A portable device for treating contaminated water by electrocoagulation. The device comprises at least two electrodes (1, 2). The apparatus also includes a housing (4) that is electrically separated from at least two electrodes, and at least two electrodes (1, 2) that are spaced apart from each other. When at least two electrodes (1, 2) are partially submerged in contaminated water and a potential is applied, one (2) of at least two electrodes is sacrificed to bring ions into the contaminated water It is.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、一般に、水処理装置に関し、特には、電気凝固法により汚染水を処理するための携帯用装置に関する。   The present invention relates generally to water treatment devices, and more particularly to portable devices for treating contaminated water by electrocoagulation.

本発明は、主として、水を飲用に適した基準にきれいにするために用いられるために開発され、本出願に関して以下に説明する。しかし、本発明は特定の用途に限定されず、例えば、排出に適した、少量の工業汚染水の正常にも適している。   The present invention was developed primarily for use in cleaning water to a drinking-friendly standard and is described below with respect to this application. However, the present invention is not limited to a specific application, and is also suitable for normal use of a small amount of industrial polluted water suitable for discharge, for example.

飲用にとって安全でないか、又は不快を示す水となる、粘土、動物のし尿、工業的汚水及び汚染物質の他の源等の、汚染物質を含む天然水が供給される多くの局面が存在する。それらは、孤立した領域及びハイカー、旅行者、キャンパー及び人里離れた地域における同様の移動における遠隔コミュニティを含む。安全な飲料水の完全な供給を実施することは高価で大きい。   There are many aspects in which natural water containing pollutants is supplied, such as clay, animal excreta, industrial sewage and other sources of pollutants, which result in water that is unsafe for drinking or uncomfortable. They include isolated communities and remote communities in hikers, travelers, campers and similar movements in remote areas. Implementing a complete supply of safe drinking water is expensive and large.

また、利用できる適切な量の水があるが、下水管/腐敗物のオーバーフロー、有機物質又は他の汚染物質が原因で汚染されるという、自然又は人工の災害が、網目状の給水に対して損傷又は破壊を引き起こす多くの局面が存在する。このような水の飲用は、消費者に、コレラ又は他の多くの水によって感染する疾病への感染をもたらし得る。このような水を飲用しないことは、脱水による急死をもたらす。   There is also an appropriate amount of water available, but natural or man-made disasters that are contaminated due to sewer / septic overflow, organic matter or other pollutants are There are many aspects that cause damage or destruction. Such drinking of water can result in infection of consumers with diseases that are transmitted by cholera or many other waters. Not drinking such water leads to sudden death due to dehydration.

前記問題を解決するために努力するための多くの公知の手段、塩素錠(水を消毒するため);汚染物質を除去するためのフィルター;等がある。たとえ塩素を水に加えたとしても、塩素の不都合は、得られた水の魅力のない水が、大衆に好まれないことである。また、塩素錠の保存は困難であり、それらは多くの局面において容易に利用できるものではない。非常用フィルターの不都合は、それらが詰まってしまう前に短期間のみ用いることができることである。ほとんどの汚染物質を除去することができる再利用可能なフィルターの不都合は、それらが高価であることである。また、フィルターは、水銀、鉛、ヒ酸塩等のある種の汚染物質を除去しない。更に、多くのいわゆる「非常用」フィルターはある種の小さい粘度粒子を除去せず、従って、ろ過された水は、たとえ安全であっても、飲用には受け入れがたいものである。   There are many known means for striving to solve the above problems, chlorine tablets (to disinfect water); filters to remove contaminants, and so on. Even if chlorine is added to the water, the disadvantage of chlorine is that the unattractive water obtained is not preferred by the public. Also, storage of chlorine tablets is difficult and they are not readily available in many aspects. The disadvantage of emergency filters is that they can only be used for a short period before they become clogged. The disadvantage of reusable filters that can remove most contaminants is that they are expensive. Filters also do not remove certain contaminants such as mercury, lead, and arsenate. In addition, many so-called “emergency” filters do not remove certain small viscosity particles, so filtered water is unacceptable for drinking, even if it is safe.

本発明の目的は、1以上の上記不都合を実質的に克服し、又は少なくとも改善することである。   It is an object of the present invention to substantially overcome or at least ameliorate one or more of the above disadvantages.

更なる背景のために、凝固工程は、良好な水処理の結果を達成するために、産業において首尾よく用いられる。この工程においては、水をきれいにするために、三価の金属、通常はアルミニウム及び/又は鉄が用いられる。それらのイオン、Al+++及びFe+++はそれぞれ、みょうばん(硫酸アルミニウム)又は塩化第二鉄の形態で、汚染された水に添加される。金属イオンは汚染物質と結合し、水から汚染物質を除去するのに役立ち、底に沈め(沈殿池)、頂上に浮遊させる(気泡浮上分離法)か、又は汚染物質のサイズを大きくし、ろ過しやすくする。除去のメカニズムとは関係なく、それらイオンの使用は、水処理産業において広くひろがっている。水の化学処理は、それが水の塩分を加えてしまい、化学薬品は相当危険であるので、しばしば実行不可能である。 For further background, the coagulation process is successfully used in the industry to achieve good water treatment results. In this process, trivalent metals, usually aluminum and / or iron, are used to clean the water. These ions, Al ++++ and Fe ++++, are added to the contaminated water in the form of alum (aluminum sulfate) or ferric chloride, respectively. Metal ions combine with contaminants to help remove contaminants from water, sink to the bottom (sedimentation basin), float on top (bubble flotation separation), or increase contaminant size and filter Make it easy to do. Regardless of the mechanism of removal, the use of these ions is widespread in the water treatment industry. Chemical treatment of water is often not feasible because it adds water salinity and the chemicals are quite dangerous.

電気凝固法として知られる方法いおいて、同一のイオンが電気的に水に添加される。この方法においては、汚染された水中に犠牲電子が配置され、それらに電圧がかけられる。これは電極間の流れに電流を生じ、以下の反応によって溶液内に陽極金属を遊離する。
Al−3e はAl+++を与え (1
及び Fe−3e はFe+++を与える (2
In a process known as electrocoagulation, the same ions are electrically added to water. In this method, sacrificial electrons are placed in contaminated water and a voltage is applied to them. This creates a current in the flow between the electrodes and liberates the anode metal into the solution by the following reaction.
Al-3e gives Al +++ (1
And Fe-3e gives Fe +++ (2

また、電気は陰極で反応を起こし、以下の反応によって、電子が陰極から離れて水中に遊離する。
2HO−4e は、2(OH)+2Hを与える。 (3
In addition, electricity causes a reaction at the cathode, and electrons are released from the cathode into the water by the following reaction.
2H 2 O-4e gives 2 (OH) + 2H 2 . (3

この反応は水素ガスを遊離する。   This reaction liberates hydrogen gas.

反応の複雑さ及び大量の水を処理するための所要電力を考慮し、このタイプの公知のシステムは大きな電源に接続され、大量、通常は1日あたり多くの立方メートルの水を処理するために用いられる。該方法は関連するパラメータの厳密な監視を必要とし、どの過程も失敗することなく、水はきれいにならない。大規模な用途については適しているが、小規模の「第一段階」の水処理、又は非常に小さな資金調達の可能性の領域については適していない。   Given the complexity of the reaction and the power requirements for treating large amounts of water, this type of known system is connected to a large power source and is used to treat large amounts, usually many cubic meters of water per day. It is done. The method requires close monitoring of the relevant parameters and no process fails and the water is not cleaned. Suitable for large-scale applications, but not for small “first-stage” water treatment or areas of very small funding potential.

第一の態様においては、本発明は、少なくとも2個の電極;
前記少なくとも2個の電極を電気的に隔離する筐体(前記少なくとも2個の電極は相互に相隔たって固定されている)を含む電気凝固法による携帯用汚染水処理装置であって、
前記少なくとも2個の電極が、汚染水中で少なくとも部分的に浸水され、電位を与え、前記少なくとも2個の電極の1個が、汚染水にイオンを与えるように犠牲的である携帯用汚染水処理装置を提供する。
In a first aspect, the present invention provides at least two electrodes;
A portable contaminated water treatment apparatus using an electrocoagulation method, including a casing that electrically isolates the at least two electrodes (the at least two electrodes are fixed apart from each other),
A portable contaminated water treatment wherein the at least two electrodes are at least partially submerged in the contaminated water to provide an electrical potential and one of the at least two electrodes is sacrificial to provide ions to the contaminated water Providing the device.

少なくとも2個の電極の1個は、好ましくは汚染水に凝固イオンを供給する。 One of the at least two electrodes preferably supplies coagulated ions to the contaminated water.

少なくとも2個の電極は、好ましくは約15kg未満の結合質量を有する。更に好ましくは、少なくとも2個の電極は、約5、2、1又は0.2kgの結合質量を有する。   The at least two electrodes preferably have a combined mass of less than about 15 kg. More preferably, the at least two electrodes have a combined mass of about 5, 2, 1 or 0.2 kg.

電極は、好ましくは、
固体の周囲を包む金属箔;
薄い湾曲した金属板;
平らな金属プレート;及び
円筒状の金属棒のいずれか1から形成される。
The electrode is preferably
Metal foil wrapping around the solid;
Thin curved metal plate;
A flat metal plate; and any one of cylindrical metal bars.

少なくとも2個の電極は、好ましくは、
楕円形;
円形;
長方形;
環状;及び
閉鎖形状又はほぼ閉鎖形状のいずれかの断面を有する。
The at least two electrodes are preferably
Oblong;
Round;
Rectangle;
Annular; and has a cross-section that is either closed or nearly closed.

前記装置は、好ましくは、少なくとも2個の電極に前記電位を供給するのに適した電源を更に含む。該電源は、好ましくは1〜100ボルトの電圧を発生することができる。更に好ましくは、該電源は、2〜40ボルトの電圧を発生することができる。更に好ましくは、該電源は、3〜15ボルトの電圧を発生することができる。   The device preferably further comprises a power source suitable for supplying the potential to at least two electrodes. The power source is preferably capable of generating a voltage of 1-100 volts. More preferably, the power supply is capable of generating a voltage of 2-40 volts. More preferably, the power supply is capable of generating a voltage of 3-15 volts.

前記装置は、好ましくは、少なくとも2個の電極に前記電位を供給するのに適した電源を更に含む。該装置は、好ましくは電源用のオンオフ制御を更に含む。   The device preferably further comprises a power source suitable for supplying the potential to at least two electrodes. The apparatus preferably further includes an on / off control for the power source.

一形態においては、電源は直流電源である。更に好ましくは、直流電源は、
充電式電池;
使い捨て電池;
ソーラーパネル;
携帯用の手動式発電器;
風力発電機;及び
化石燃料発電器、及び
コンセントから得られるDC電源のいずれかを含む。
In one form, the power source is a DC power source. More preferably, the DC power source is
Rechargeable battery;
Disposable batteries;
solar panel;
Portable manual generator;
Including wind power generators; and fossil fuel generators and DC power sources derived from electrical outlets.

他の形態においては、電源はゆっくりと変化する交流電源である。更に他の形態においては、電源は整流交流電源である。   In another form, the power source is a slowly changing AC power source. In yet another form, the power source is a rectified AC power source.

少なくとも2個の電極のそれぞれは、好ましくは、ほぼ同じ断面積を有し、それらの相隔たっている分離中でほぼ平行である。   Each of the at least two electrodes preferably has approximately the same cross-sectional area and is approximately parallel in their spaced apart separation.

装置は、好ましくは、電極の相隔たっている分離を維持するために、少なくとも2個の電極の遠位端の間に絶縁スペースを更に含む。   The device preferably further includes an insulating space between the distal ends of the at least two electrodes to maintain a spaced separation of the electrodes.

一実施態様においては、装置は、実質的に平行に配置された3個の前記電極を含み、3個の前記電極の最も外側の2個に供給される電位と並び、相隔たっている。他の実施態様においては、装置は、実質的に平行に配置された3個の前記電極を含み、3個の前記電極のそれぞれに供給される電位と並び、相隔たっており、同一の極性を有する最も外側の2個の電極、及び反対の極性を有する内部電極を有する。   In one embodiment, the device includes three of the electrodes arranged substantially in parallel and is spaced side by side with the potential supplied to the outermost two of the three electrodes. In another embodiment, the apparatus comprises three said electrodes arranged substantially in parallel, side by side with the potential supplied to each of the three said electrodes, and having the same polarity It has two outermost electrodes and an internal electrode with opposite polarity.

更に他の実施態様においては、装置は、実質的に平行に配置された5個の前記電極を含み、5個の前記電極の最も外側の2個に供給される電位と並び、相隔たっている。更に他の実施態様においては、実質的に平行に配置された5個の前記電極を更に含み、5個の前記電極の最も外側の2個及び中心の1個に供給される電位と並び、相隔たっている。   In yet another embodiment, the apparatus includes five of the electrodes arranged substantially in parallel and is spaced side by side with the potential supplied to the outermost two of the five electrodes. In yet another embodiment, the method further includes five electrodes arranged substantially in parallel, along with the potentials applied to the outermost two of the five electrodes and one of the centers. standing.

更なる実施態様においては、少なくとも2個の電極が棒状形態であり、シリンダー内に実質的に同心円状に配置される。更なる実施態様においては、少なくとも2個の電極が、内側及び外側シリンダーに実質的に同心円状に配置された形態、及び内側のシリンダー内に実質的に同心円状に配置された棒状であり、電位が棒及び外側シリンダーに供給される。更なる実施態様においては、少なくとも2個の電極が、内側及び外側シリンダーに実質的に同心円状に配置された形態、及び内側のシリンダー内に実質的に同心円状に配置された棒状であり、電位が棒、内側シリンダー及び外側シリンダーに供給される。   In a further embodiment, the at least two electrodes are in the form of rods and are arranged substantially concentrically within the cylinder. In a further embodiment, the at least two electrodes are configured to be substantially concentrically disposed in the inner and outer cylinders, and in the form of rods disposed substantially concentrically in the inner cylinder. Is fed to the rod and outer cylinder. In a further embodiment, the at least two electrodes are configured to be substantially concentrically disposed in the inner and outer cylinders, and in the form of rods disposed substantially concentrically in the inner cylinder. Is fed to the rod, inner cylinder and outer cylinder.

他の実施態様においては、少なくとも2個の電極が、棒に実質的に平行に相隔たっている第一及び第二の形態である。更に他の実施態様においては、少なくとも2個の電極が、中央の長手方向の軸の周りに約90°の角度で相隔たっている4本の実質的に平行な棒の形態であり、電位が全ての棒に供給される。   In another embodiment, the at least two electrodes are first and second configurations spaced apart substantially parallel to the rod. In yet another embodiment, the at least two electrodes are in the form of four substantially parallel bars spaced at an angle of about 90 ° about the central longitudinal axis, and all the potentials are Supplied to the pole.

更に他の実施態様においては、少なくとも2個の電極が、中央の長手方向の軸の周りに約90°の角度で相隔たっている、交互に実質的に平行な対に配置された、4枚の平板の形態であり、電位が全ての平板に供給される。更に他の実施態様においては、少なくとも2個の電極が、平板、及び相隔たった2本の実質的に平行な棒の形態であり、電位が、平板及び両方の棒に供給される。更に他の実施態様においては、少なくとも2個の電極が、相対的に広い平板、及び相互に平行な、相対的に広い平板から相隔たっている相対的に狭い2枚の平板の形態であり、電位が、2枚の相対的に狭い平板に供給される。   In yet another embodiment, at least two electrodes are arranged in alternating substantially parallel pairs, spaced apart at an angle of about 90 ° about a central longitudinal axis. In the form of a flat plate, the potential is supplied to all flat plates. In yet another embodiment, the at least two electrodes are in the form of a flat plate and two spaced apart, substantially parallel bars, and an electrical potential is supplied to the flat plate and both bars. In yet another embodiment, the at least two electrodes are in the form of a relatively wide plate and two relatively narrow plates that are parallel to each other and spaced from the relatively wide plate. Are supplied to two relatively narrow flat plates.

少なくとも2個の電極は、好ましくは、
アルミニウム;
鉄;
マグネシウム;
銅;
ステンレス鋼;
白金被覆チタン;及び
銀のいずれか1から別々に製造される。
The at least two electrodes are preferably
aluminum;
iron;
magnesium;
copper;
Stainless steel;
Produced separately from any one of platinum coated titanium; and silver.

少なくとも2個の電極は、
アルミニウム;
鉄;
マグネシウム;
銅;
ステンレス鋼;
白金被覆チタン;及び
銀の1以上を含んでいてもよい。
At least two electrodes
aluminum;
iron;
magnesium;
copper;
Stainless steel;
Platinum-coated titanium; and one or more of silver.

筐体は、好ましくは、手動の保持に適したハンドルの形態である。   The housing is preferably in the form of a handle suitable for manual holding.

前記装置は、好ましくは、少なくとも2個の電極を横断する電圧監視回路を更に含む。前記電圧監視回路は、好ましくは、電位が汚染水へのイオンの供給に十分な場合に、指示するのに適した指示計を含む。一形態においては、電圧監視回路が筐体内にある。他の形態においては、前記電圧監視回路が筐体の外部にある。   The apparatus preferably further includes a voltage monitoring circuit that traverses at least two electrodes. The voltage monitoring circuit preferably includes an indicator suitable for indicating when the potential is sufficient to supply ions to the contaminated water. In one form, the voltage monitoring circuit is in the housing. In another form, the voltage monitoring circuit is external to the housing.

一つの配置においては、前記絶縁された筐体が、容器の一部を形成する。   In one arrangement, the insulated housing forms part of the container.

第二の態様においては、本発明は、携帯用装置を用いて電気凝固法により汚染水を処理する方法であって;
前記装置が、
少なくとも2個の電極;及び
前記少なくとも2個の電極を電気的に隔離する筐体(前記少なくとも2個の電極は相互に相隔たって固定されている)を含み;
前記方法が、
汚染水中で、少なくとも2個の電極を少なくとも部分的に浸水させる工程;
少なくとも2個の電極に電位を供給して、少なくとも2個の電極の少なくとも1個を犠牲的にし、汚染水にイオンを供給する工程;
汚染水中の凝固の程度を測定する工程;及び
測定した凝固を調整するために、筐体を保持して汚染水中の少なくとも2個の電極の浸水の程度を手動で調整する工程を含む方法を提供する。
In a second aspect, the present invention is a method for treating contaminated water by electrocoagulation using a portable device;
The device is
At least two electrodes; and a housing that electrically isolates the at least two electrodes (the at least two electrodes being fixed apart from each other);
The method comprises
At least partially immersing at least two electrodes in the contaminated water;
Supplying a potential to at least two electrodes, sacrificing at least one of the at least two electrodes, and supplying ions to the contaminated water;
Providing a method comprising: measuring a degree of coagulation in the contaminated water; and manually adjusting a degree of immersion of at least two electrodes in the contaminated water while holding the housing to adjust the measured coagulation To do.

少なくとも1個の犠牲的な電極は、好ましくは汚染水に凝固イオンを供給する。 At least one sacrificial electrode preferably supplies coagulated ions to the contaminated water.

一形態においては、汚染水中の凝固を測定する工程が、材料の層が、数分以内に水の表面の全体を覆って形成し始めるかどうか、少なくとも2個の電極の周囲の水を観察し、このような層が形成し始めない場合、汚染水中の少なくとも2個の電極の浸水を少なくすることを含む。   In one form, the step of measuring solidification in the contaminated water observes the water around the at least two electrodes to see if the layer of material begins to form over the entire surface of the water within minutes. If such a layer does not begin to form, it includes reducing the flooding of at least two electrodes in the contaminated water.

他の形態においては、汚染水中の凝固を測定する工程が、少なくとも2個の電極を横断する電圧を監視し、電圧が予め決めたレベルより低下した場合に、電圧が予め決めた電圧以上になるまで水中の少なくとも2個の電極の浸水を少なくすることを含む。   In another form, the step of measuring coagulation in the contaminated water monitors the voltage across at least two electrodes, and when the voltage drops below a predetermined level, the voltage is greater than or equal to the predetermined voltage. Reducing the water immersion of at least two electrodes in water.

更に他の形態においては、汚染水中の凝固を測定する工程が、処理される水の導電率の範囲と一緒に供給する電位の特性を測定し、凝固に十分な予め決められた電圧を維持するために汚染水に浸水すべき少なくとも2個の電極の領域を計算することを含む。   In yet another form, the step of measuring coagulation in the contaminated water measures the characteristics of the potential supplied along with the range of conductivity of the treated water and maintains a predetermined voltage sufficient for coagulation. Calculating at least two electrode areas to be submerged in the contaminated water.

第三の態様においては、本発明は、電気凝固法により汚染水を処理する携帯用装置であって、
該装置が、
容量を規定する第一の電極;
少なくとも1個の第二の電極;
前記少なくとも1個の第二の電極から前記第一の電極を電気的に分離し、前記第一の電極に接触することなく、前記容量に、前記少なくとも1個の第二の電極の導入を可能にする手段を有し、
汚染水が前記容量に、少なくとも部分的に浸水するように導入された場合に、
前記少なくとも1個の第二の電極及び電位が前記第一の電極及び前記第二の電極に供給され、第一の電極及び少なくとも1個の第二の電極の少なくとも1個が、汚染水にイオンを供給するように犠牲的である装置を提供する。
In a third aspect, the present invention is a portable device for treating contaminated water by electrocoagulation,
The device is
A first electrode defining a capacity;
At least one second electrode;
The first electrode is electrically separated from the at least one second electrode, and the at least one second electrode can be introduced into the capacitor without contacting the first electrode. Having means to
When contaminated water is introduced to at least partially submerge the volume,
The at least one second electrode and a potential are supplied to the first electrode and the second electrode, and at least one of the first electrode and the at least one second electrode is ionized in contaminated water. An apparatus is provided that is sacrificial to supply.

第一の電極は、好ましくは、開放上端を有する容器の形態であり、第二の電極は一方の端に絶縁キャップを、他の端又はその近傍に周辺スペーサーを有する棒状の形態である。少なくとも1個の第二の電極は、好ましくは犠牲的である。   The first electrode is preferably in the form of a container having an open upper end, and the second electrode is in the form of a rod having an insulating cap at one end and a peripheral spacer at or near the other end. The at least one second electrode is preferably sacrificial.

第四の態様においては、本発明は、携帯用装置を用いて電気凝固法により汚染水を処理する方法であって;
前記装置が、
容量を規定する第一の電極;
少なくとも1個の第二の電極;
前記少なくとも1個の第二の電極から前記第一の電極を電気的に分離する手段を含み、
汚染水を前記容量に導入する工程;
前記少なくとも1個の第二の電極を汚染水に少なくとも部分的に浸水させる工程;
電位を、前記第一の電極及び前記少なくとも1個の第二の電極に供給し、汚染水にイオンを供給し、前記第一の電極及び前記少なくとも1個の第二の電極の少なくとも1個が、汚染水にイオンを供給するように犠牲的とする工程を含む方法を提供する。
In a fourth aspect, the present invention is a method for treating contaminated water by electrocoagulation using a portable device;
The device is
A first electrode defining a capacity;
At least one second electrode;
Means for electrically separating the first electrode from the at least one second electrode;
Introducing contaminated water into the volume;
Immersing the at least one second electrode at least partially in contaminated water;
A potential is supplied to the first electrode and the at least one second electrode, ions are supplied to contaminated water, and at least one of the first electrode and the at least one second electrode is A method comprising sacrificing to supply ions to contaminated water.

少なくとも1個の第二の電極は、好ましくは犠牲的である。 The at least one second electrode is preferably sacrificial.

更なる態様においては、本発明は、単純化のために、プレートと呼ぶべき、金属板、細長い一片又はブレードのセットを提供する。これらのプレートは、好都合な長さ、幅及び厚みの形状を有することができ、好ましくは、たいていの人が片手で容易に保持し、移動することができるサイズ及び重量である。たいていの人のために、15kg未満の重さであれば、アイテムを保持することができる。しかし、装置は、0.2kg以下、約1kg、2kg、5kg又は適切であると考えられる他の値を含む重量以下の任意の合計重量を有していてもよい。これらのプレートの構築物は、それら自身の強度によって支持することのできる任意のものであり得、固体の周囲を包む金属から、強度を加えるために湾曲した薄い金属板、任意の厚みの平らな材料まで及んでいる。それらは、楕円形、円形又は任意の閉鎖形状又はほぼ閉鎖形状であってもよい。プレートの数は最低2でなければならず、それらのプレートのうちの1枚は金属容器の表面であり、それより多い便利な数であってもよい。この数は、利用できる電圧源に依存する。   In a further aspect, the present invention provides a set of metal plates, strips or blades, to be referred to as plates, for simplicity. These plates can have a convenient length, width and thickness shape and are preferably of a size and weight that most people can easily hold and move with one hand. For most people, an item can be held if it weighs less than 15 kg. However, the device may have any total weight that is less than or equal to 0.2 kg, including about 1 kg, about 1 kg, 2 kg, 5 kg, or other values deemed appropriate. These plate constructions can be anything that can be supported by their own strength, from the metal surrounding the solid to a thin metal plate curved to add strength, a flat material of any thickness It extends to. They may be oval, circular or any closed or nearly closed shape. The number of plates must be a minimum of two and one of those plates is the surface of the metal container and may be a more convenient number. This number depends on the available voltage source.

電気凝固工程が作動するために、金属がプレートから水に移動することができるのに十分な電圧が必要である。例えば、アルミニウムが犠牲的電極として用いられる場合、一般に、これが発生するために、少なくとも2ボルト、好ましくは3ボルトの最低電圧を必要とする。Al及び塩化第一水銀電極の間の電位の相違は、わずか+1.55ボルトであるが、効果的な反応のためには、より大きい電圧が必要である。実験は、最適な性能は3〜4ボルトの電圧を必要とすることを示す。3ボルト未満では、反応が遅く、4ボルトを超えると、追加の電圧は、同じ作業をするために電力の上昇を必要とする。 In order for the electrocoagulation process to work, sufficient voltage is necessary to allow the metal to move from the plate to the water. For example, when aluminum is used as the sacrificial electrode, it generally requires a minimum voltage of at least 2 volts, preferably 3 volts, for this to occur. The potential difference between the Al and mercuric chloride electrodes is only +1.55 volts, but a larger voltage is required for an effective reaction. Experiments show that optimal performance requires a voltage of 3-4 volts. Below 3 volts, the reaction is slow and above 4 volts, the additional voltage requires an increase in power to do the same job.

装置にとって最低必要とされるものは、絶縁筐体又はアセンブリに取り付けられているか保持されている適切な電極、及び電圧源に接続するための性能のセットである。バッテリー又は変圧器/整流器である、ほとんどの電圧源は、電極が水中に配置された場合に、電流が流れ、電圧が電源の規定値よりも低下するような内部抵抗を有する。これは、必要な小さい携帯用の工程にとって特に真実である。電極間を流れる電流は、適用される電圧、及び水の導電率に依存する。導電率が非常に高いので、装置が多くの電流を引き出す場合、電圧は低下し、工程は機能しない。このタイプの用途に適していると考えられる導電率は、60を超える導電率の範囲で、35マイクロジーメンズ/cm未満から2,000マイクロジーメンス/cm以上の間で変化する。導電率のかなりの範囲を扱うことができる電源/電極の組み合わせを提供することは、いかなる固定面積電極にとって常に可能ではない。   The minimum required for the device is a suitable set of electrodes attached to or held in an insulated housing or assembly, and a set of capabilities to connect to a voltage source. Most voltage sources, which are batteries or transformers / rectifiers, have an internal resistance such that when the electrodes are placed in water, current flows and the voltage drops below the nominal value of the power supply. This is especially true for the small portable processes that are required. The current flowing between the electrodes depends on the applied voltage and the conductivity of the water. The conductivity is so high that if the device draws a lot of current, the voltage will drop and the process will not work. The conductivity that is considered suitable for this type of application varies between less than 35 microsiemens / cm and more than 2,000 microsiemens / cm in the range of conductivity greater than 60. Providing a power / electrode combination that can handle a significant range of conductivity is not always possible for any fixed area electrode.

研究は、電極が固定されない場合、水の異なる導電率を有する十分な結果を達成するために、異なる領域が挿入され得ることを示した。水が導電率において低い場合、例えば、汚染のない熱帯雨林において、全ての電極が最大の表面積を得るために挿入され得る。流れる電流は、十分に低下するため、反応が起こるのを防止するのに十分でない。導電率が高い場合、例えば、地下水に塩水が移入する場合、電極の一部のみを水に浸す必要がある。これは電流の流れを制限し、最小の電圧が維持され、電気凝固反応が起こることを確実にする。しかし、電極が固定される場合、電流の流れは高導電率の水中で非常に高く、それは非常に電圧を低下させ、反応が起こるのを防止する。   Studies have shown that different regions can be inserted to achieve satisfactory results with different conductivity of water if the electrode is not fixed. If the water is low in conductivity, for example, in a clean rainforest, all electrodes can be inserted to obtain maximum surface area. The flowing current is sufficiently reduced to not be sufficient to prevent the reaction from occurring. When the conductivity is high, for example, when salt water moves into groundwater, it is necessary to immerse only a part of the electrode in water. This limits the flow of current and ensures that a minimum voltage is maintained and an electrocoagulation reaction takes place. However, when the electrode is fixed, the current flow is very high in high conductivity water, which greatly reduces the voltage and prevents the reaction from taking place.

水の導電率範囲により選択される、例えば熱帯雨林又は沼地の水等の水のタイプを選択することは、電極領域及び電源の適切な選択によって、特定の電源及び固定電極を用いてシステムを作動するのを可能にすることを示すべきである。この点に関しては、反応が起こるために要求される最小電圧を維持するように、特定の導電率範囲についての電圧源及び電極領域を固定することは、それが最小電圧を維持するための計算を用いるので、本発明の一部であると考えられる。この最小電圧の維持は、それが作用することなしに、本発明の重要な部分である。作用の率は電圧と逆に変化するが、必要な最小電圧は1ボルト未満であり得る。 Choosing a water type, such as rainforest or swamp water, selected by the water conductivity range, operates the system with a specific power source and fixed electrode by appropriate selection of electrode area and power source It should be shown that it is possible to do. In this regard, fixing the voltage source and electrode area for a particular conductivity range so as to maintain the minimum voltage required for the reaction to take place can be calculated to maintain the minimum voltage. It is considered part of the present invention. This maintenance of the minimum voltage is an important part of the present invention without it acting. The rate of action varies inversely with voltage, but the minimum voltage required can be less than 1 volt.

また、異なるバッテリー及び電源の内部抵抗間の広い変動性が、適切な電極領域及び電圧の規格を困難にすることを示すべきである。例えば12ボルトの自動車用バッテリーは内部インピーダンスを有し、電圧における大きな低下なしに、かなりの電流を供給することができる。自動車用電池のような電流能力を提供することができない、12ボルトのトーチのバッテリーから同じ装置を動かすことは、作用するために必ずしも必要な装置を本発明に提供するというわけでない。電極領域のいくつかの計算が、同じ公称電圧であるが、異なる内部インピーダンスの電源についての適切な最小電極電圧を維持するために必要であることは当業者に明らかである。   It should also be shown that wide variability between the internal resistances of different batteries and power sources makes it difficult to specify proper electrode area and voltage. For example, a 12 volt automotive battery has an internal impedance and can supply significant current without a significant drop in voltage. Running the same device from a 12 volt torch battery that cannot provide current capability, such as an automotive battery, does not necessarily provide the present invention with the device necessary to operate. It will be apparent to those skilled in the art that several calculations of electrode area are necessary to maintain an appropriate minimum electrode voltage for power supplies of the same nominal voltage but different internal impedance.

電極間の電圧についての必要性が最小3ボルト(2ボルト〜4ボルトの好ましい範囲の代表)であることを心にとどめておき、用いられる電極の数は、電源の効果的電圧によって変化することができる。3ボルト〜6ボルトの電圧源について、陽極としての1個及び陰極としての1個の2枚のプレートがプレートの好ましい数である。6ボルト〜12ボルトの利用できる効果的な電圧で、陽極として作用する外側の1枚のプレート、陰極として作用する他の外側のプレート、及び一方の側で陰極として作用し、他方の側で陽極として作用する中央のプレートが並んだ3枚のプレートを有する、3枚のプレートは好ましい電極の数である。 Keep in mind that the voltage requirement between the electrodes is a minimum of 3 volts (representing a preferred range of 2 volts to 4 volts), and the number of electrodes used will vary with the effective voltage of the power supply. Can do. For a voltage source of 3 to 6 volts, two plates, one as the anode and one as the cathode, are the preferred number of plates. An effective voltage available between 6 and 12 volts, with one outer plate acting as the anode, the other outer plate acting as the cathode, and acting as the cathode on one side and the anode on the other side The three plates are the preferred number of electrodes, having three plates side by side with a central plate acting as

これらのプレートは、電気絶縁体であるハンドル中の一端に保持される。それらは、ハンドルに永久に固定されていてもよく、プレートの容易な交換が可能なように、一時的に固定されていてもよい。プレートの向かい合った距離は、1mm〜50mmのいずれであってもよいが、5〜10mmが好ましい距離である。ハンドルの末端で、いくつかの又は全てのプレートは、適当な電源に順々に接続された導電体に接続されている。都合のよい距離で、好ましくはプレートの開放端の近くで、電気絶縁体は、それが作用する間、接触しないことを確実にするためにプレートの間に配置することができる。好ましいが、これは本発明の必須の特徴ではない。 These plates are held at one end in a handle which is an electrical insulator. They may be permanently fixed to the handle or may be temporarily fixed so that the plates can be easily replaced. The distance between the plates may be 1 mm to 50 mm, but 5 to 10 mm is a preferable distance. At the end of the handle, some or all of the plates are connected to conductors that are in turn connected to a suitable power source. At a convenient distance, preferably near the open end of the plate, an electrical insulator can be placed between the plates to ensure that it does not touch while it is acting. Although preferred, this is not an essential feature of the invention.

図1〜図8は、電気凝固法により水を処理するための形態用装置のいくつかの可能な実施態様を示す。全てのケースにおいて、プレート電極は前記アセンブリの一カ所に保持されている。好ましくは、このアセンブリは5個のハンドルを有し、簡便性のため、今後は1個のハンドルとして言及する。電気的接続は、いくつか又は全ての電極になされる。全てが離れて端を維持している電気絶縁体で示されているが、電極が十分に剛性である場合、これは基本的な特徴でなく、電極がそれら自身の剛性によって離れてとどまるほど十分に剛性である場合には必要でない。しかし、それらは全て、お互いから分離される種々の可能性においてプレートを維持する単一構造においてプレートが支持されるメカニズムを含無必要がある。プレートは直流電源、又はゆっくりと変化する交流電流に接続される必要がある。直流電流は、
a)充電式、又は使い捨て電池、
b)ソーラーパネル、
c)携帯用の手動式発電機、
d)整流交流電源、
e)電流能力を有する、単極性の極性電圧を供給する他の任意の電源のいずれかからなる。
1-8 show some possible embodiments of a morphological apparatus for treating water by electrocoagulation. In all cases, the plate electrode is held in one place on the assembly. Preferably, this assembly has five handles and will be referred to hereinafter as one handle for convenience. Electrical connections are made to some or all electrodes. All are shown with electrical insulators keeping the edges apart, but if the electrodes are sufficiently rigid, this is not a basic feature and is sufficient to keep the electrodes separated by their own stiffness It is not necessary if it is rigid. However, they all do not need to include the mechanism by which the plate is supported in a single structure that maintains the plate in various possibilities separated from each other. The plate needs to be connected to a DC power source or a slowly changing AC current. The direct current is
a) rechargeable or disposable batteries,
b) solar panels,
c) Portable manual generator,
d) Rectified AC power supply,
e) consists of any other power source that has current capability and supplies a unipolar polarity voltage.

電圧整流器は、装置のハンドル中に構築され、整流したAC又は平滑DC電圧を生成する。変圧器は、コンセントからのACが水の棒(water wand)に適用され、同じ所望の効果を発揮することができるように、ハンドル中に構築することができる。同じ方法で、20サイクル/秒未満の頻度で変化する電圧を生成する回路を供給することができる。これは、50サイクル/秒又は60サイクル/秒で商業的に得られる交流電流とは異なる、電圧が変化する直流電流として言及される。これらの全ての変形は、本発明の開示された実施態様に対して適用可能であると考えられる。   A voltage rectifier is built into the handle of the device to generate a rectified AC or smoothed DC voltage. The transformer can be constructed in the handle so that AC from the outlet can be applied to the water wand and exert the same desired effect. In the same way, a circuit can be provided that generates a voltage that changes with a frequency of less than 20 cycles / second. This is referred to as a DC current of varying voltage, unlike the AC current commercially obtained at 50 cycles / second or 60 cycles / second. All of these variations are considered applicable to the disclosed embodiments of the present invention.

プレート又は電極の配置
プレートの形状及び配置に関する限りは、プレートはほぼ同じ面積を有し、それらの分離内でほぼ平行であることが望ましい。これは、均一に電極を消耗し、最小の電力を必要とする。しかし、プレートが規則正しい形態でなく、ほぼ一様に間隔があいている場合、装置はさらに作用するが、このような操作は大きな電力を必要とする。従って、均一な、及び平行な、又はほぼ平行なプレートが好ましい。しかし、一様でない、及び/又は不規則なプレートを用いることができる。
Plate or Electrode Placement As far as plate shape and placement is concerned, it is desirable that the plates have approximately the same area and be substantially parallel within their separation. This consumes the electrodes uniformly and requires minimal power. However, if the plates are not in a regular form and are approximately evenly spaced, the device works even more, but such an operation requires significant power. Accordingly, uniform and parallel or nearly parallel plates are preferred. However, uneven and / or irregular plates can be used.

図1は、絶縁ハンドル4に連結した2枚のプレート1及び2を有する水処理装置の第一の実施態様を示す。各プレートは、それぞれ接続した電気的接続5及び6を有する。絶縁スペーサーアセンブリ7は、遠端から離れてプレートを有する。図1に示したが、絶縁ハンドルアセンブリがプレートの全長に強固に自己的に支持するほど十分に強い場合は必要でない。また、ハンドルは、必ずしも絶縁アセンブリの一部でなけれなならないことはないことに注意すべきである。ハンドルは導体であってもよく、プレートの1つであってもよい。しかし、絶縁アセンブリは、2個のアッセイプレートを分離しなければならない。これらのプレートは、平行な側面であるか、平行に配置される必要はない。実際には、絶縁ハンドルから離れた末端に一緒に近接してプレートを有することに利点があり、それらは、末端でより早く摩耗し、交換する前に水の最大量を生産するためのプレートの完全な使用を可能にする。それらが水との接触は別として相互に電気的に孤立していたままで残っているのみであるのは重要である。操作において、前述したように、プレート1、2は水中及びDC電源に配置され、5及び6を横断して約1ボルトの電源がかけられる。実用的な目的のために、反応を起こすために、3Vを超える電圧が好ましい。   FIG. 1 shows a first embodiment of a water treatment device having two plates 1 and 2 connected to an insulating handle 4. Each plate has electrical connections 5 and 6 respectively connected thereto. The insulating spacer assembly 7 has a plate away from the far end. As shown in FIG. 1, it is not necessary if the insulating handle assembly is strong enough to support itself firmly over the entire length of the plate. It should also be noted that the handle does not necessarily have to be part of the insulation assembly. The handle may be a conductor or one of the plates. However, the insulation assembly must separate the two assay plates. These plates need not be parallel sides or arranged in parallel. In fact, there are advantages to having the plates close together together at the end away from the insulating handle, they wear faster at the end and the plate's for producing the maximum amount of water before replacement Allows full use. It is important that they only remain electrically isolated from each other apart from contact with water. In operation, as described above, plates 1 and 2 are placed in the underwater and DC power sources and are powered about 1 volt across 5 and 6. For practical purposes, a voltage above 3V is preferred to cause a reaction.

同様にして、図2は、絶縁ハンドル14によって保持され、それぞれ電気的接続15及び16に接続された、3個の電極11、12、及び13を有する水処理装置の第二の実施態様を示す。電気的接続は15及び16まで形成されている。このアセンブリが水中に配置される場合、電流は11から13に流れ、前述した反応を起こす。しかし、中間の電極12は2個の電極の間にあるので、11及び13の間で進行する際に、電流は12の中を流れなければならない。これは、電流が2回使用され、電流が関連する限りは、更に効果的な装置が製造されることを意味する。これの唯一の不利な点は、直流電流が図1に示される2枚のプレートの配置に必要な2倍の電圧でなければならないということである。内側プレート12は、2枚の外側プレート11、13よりもわずかに大きいとして示される。これは、プレート11〜13まで直接に進む電流を防止するために実際的な観点から望ましい。   Similarly, FIG. 2 shows a second embodiment of a water treatment device having three electrodes 11, 12, and 13 held by an insulating handle 14 and connected to electrical connections 15 and 16, respectively. . Electrical connections are made up to 15 and 16. When this assembly is placed in water, current flows from 11 to 13 causing the reaction described above. However, since the intermediate electrode 12 is between the two electrodes, current must flow through 12 as it travels between 11 and 13. This means that a more effective device is produced as long as the current is used twice and the current is relevant. The only disadvantage of this is that the direct current must be twice the voltage required for the two plate arrangement shown in FIG. The inner plate 12 is shown as being slightly larger than the two outer plates 11, 13. This is desirable from a practical point of view to prevent current going directly to the plates 11-13.

図3は、それぞれが電気接続を有する、3個の電極を用いた水処理装置の第三の実施態様を示す。それは、2つの作用モードを有する。 FIG. 3 shows a third embodiment of a water treatment device using three electrodes, each having an electrical connection. It has two modes of operation.

一作用モードにおいて、電気接続28を通じて、1つの極性電極は内側プレート22に印加される。他の2枚のプレート、21及び23は、電気接続25及び26を通じて、反対の極性と電気的に接続している。このように、作用は低電圧高電流電源により適している。実際には、適切な電流能力については、3V〜6Vの範囲の電源に最適である。第二の作用モードにおいては、反対の電気的接続は、電気接続25及び26を通じた外部電極21及び23にのみなされる。内側電極は浮遊したままである。これは、図2に示されたように、同じ状況を形成する。この状況は、高電圧低電圧能力を有する電源のために最大の効率を提供する。これら2個の間の選択は、
a)電源及び水の導電率に依存するハードワイヤード選択、
b)適合するか、又は電源及び水の導電率に依存するかのいずれかの間の機械スイッチ、
c)電源のパラメータを検出し、自動的に状況を調整することができる電気回路によって自動的に、
等の好都合な任意の方法によって実施することができる。
In one mode of operation, one polarity electrode is applied to the inner plate 22 through the electrical connection 28. The other two plates, 21 and 23, are electrically connected to opposite polarities through electrical connections 25 and 26. Thus, the action is more suitable for a low voltage high current power supply. In practice, the appropriate current capability is optimal for power supplies in the range of 3V-6V. In the second mode of operation, the opposite electrical connection is made only to the external electrodes 21 and 23 through the electrical connections 25 and 26. The inner electrode remains floating. This forms the same situation as shown in FIG. This situation provides maximum efficiency for power supplies with high voltage low voltage capability. The choice between these two is
a) Hardwired selection depending on power supply and water conductivity,
b) a mechanical switch between either conforming or depending on the power supply and water conductivity,
c) automatically by an electrical circuit that can detect the parameters of the power supply and automatically adjust the situation,
Or any other convenient method.

図4は、絶縁ハンドル34に接続した、5個の電極、31、32、33、39及び40を用いた水処理装置の第四の実施態様を示す。2個の外部電極、31及び40のみは、それぞれ、リード35及び36を通じて直流電源に接続している。作用において、電流は31及び40の間を流れるが、介在するプレート32、33及び39のため、同じ電流が数回用いられることを本質的に意味して、電流は、これらのプレートのそれぞれを通じて流れる。プレートを分離する電気的に絶縁されたアセンブリ又はハンドル等の全ての他の特徴が更に適用される。   FIG. 4 shows a fourth embodiment of a water treatment device using five electrodes 31, 32, 33, 39 and 40 connected to an insulating handle 34. Only the two external electrodes 31 and 40 are connected to a DC power source through leads 35 and 36, respectively. In operation, current flows between 31 and 40, but due to the intervening plates 32, 33 and 39, essentially means that the same current is used several times, current flows through each of these plates. Flowing. All other features such as an electrically isolated assembly or handle that separates the plates are further applied.

このように、2、3及び5枚のプレートの実施例のみが接続されたが、いかなる数のプレートも用いることができる。より多くのプレートの使用は、必要な電圧を大きくし、制限は、電気ショック及びいくつかの中間の電極を回避するための電流の傾向を経験することが可能である電圧であり、方法の効率は低下する。   Thus, although only two, three and five plate embodiments were connected, any number of plates can be used. The use of more plates increases the required voltage and the limit is the voltage that is able to experience current trends to avoid electric shocks and some intermediate electrodes, and the efficiency of the method Will decline.

図5は、絶縁ハンドル54に接続した、5個の電極、51、52、53、59及び60を用いた、水処理装置の第五の実施態様を示す。外側電極、51及び60は、それぞれリード55及び56を通じて直流電源の1個の極性と接続しているが、内部電極53は、リード58を通じて反対の極性と接続している。この状況は、電源が低電圧高電流能力を有する状況についての図4に与えられた状況を支持する。かわりの電極は、また正及び負の電極に等しく接続され得る。これは、電極の表面積を効果的に増加させ、相対的に低電圧で高電流を維持したままで、水の導電率が低い、又は直流電源の供給能力が比較的低い状況を支持する。   FIG. 5 shows a fifth embodiment of the water treatment device using five electrodes 51, 52, 53, 59 and 60 connected to an insulating handle 54. The outer electrodes 51 and 60 are connected to one polarity of the DC power source through leads 55 and 56, respectively, while the inner electrode 53 is connected to the opposite polarity through a lead 58. This situation supports the situation given in FIG. 4 for the situation where the power supply has a low voltage high current capability. Alternate electrodes can also be equally connected to the positive and negative electrodes. This effectively increases the surface area of the electrode and supports a situation where the water conductivity is low or the DC power supply capability is relatively low, while maintaining a high current at a relatively low voltage.

平行に接続することができる電極の数に制限はない。これは、各極性についての電極の表面積を効率的に増加させる。   There is no limit to the number of electrodes that can be connected in parallel. This effectively increases the surface area of the electrode for each polarity.

水処理装置は、多くの異なる方法で構成することができる。例えば、電極が材料の管からなる、図6〜8のいずれかに示される実施態様は、そのような配置を示す。中心の棒81は、作用の本質に影響することなく、管であることができる。それは、接続86を通じて1つの極性に接続するが、外側電極82は、接続87を通じて他の極性に接続する。全体のアセンブリは、電極の物理的分離を維持するための絶縁スペーサー74をも含む、絶縁ハンドル75によって支持される。このような配置が水中に配置され操作される場合、式3で示される反応による気泡の生成のために汚染物質は表面に上昇することが明らかである。このように、これらの閉鎖経路電極の上部に水が移動することができる開口部79があることが望ましいが、重要ではない。この開口部は孔として示されるが、それは細長い切り口であり得、そのことは図8の参照番号100によって示される。   The water treatment device can be configured in many different ways. For example, the embodiment shown in any of FIGS. 6-8, in which the electrode consists of a tube of material, shows such an arrangement. The central bar 81 can be a tube without affecting the nature of the action. It connects to one polarity through connection 86, while outer electrode 82 connects to the other polarity through connection 87. The entire assembly is supported by an insulating handle 75 that also includes an insulating spacer 74 to maintain physical separation of the electrodes. When such an arrangement is placed and operated in water, it is clear that contaminants rise to the surface due to the generation of bubbles by the reaction shown in Equation 3. Thus, it is desirable, but not critical, to have an opening 79 through which water can move above these closed path electrodes. Although this opening is shown as a hole, it can be an elongated cut, which is indicated by reference numeral 100 in FIG.

図7及び8は、3本の材料のシリンダーを用いている実施態様を示す。図7に示すように、内側電極81及び外側電極83のみが、それぞれ接続85及び87を通じて電源に接続されている。中間の電極82は電流にそれを通過することを強いて中性の電極になり、電流の通過効果を2倍にする。全てのアセンブリは、相互に電気的に絶縁されている電極を保持する絶縁アセンブリ84及び85によって、いまだに一緒に保持されている。また、クローズドループ電極における孔は、ある状況においては望ましいが、本発明の本質的部分ではない。図8は、全ての3個の電極91、92及び93と電気的に接続している実施態様を示す。この場合においては、内側電極92は98を通じて1個の極性に接続するが、他の2個の電極は、一緒に結合した接続96及び97を通じて反対の極性に通常に接続する。アセンブリは、水がアセンブリを通じて再循環することができるメカニズムを供給している溝を有する、絶縁アセンブリ及びハンドル94及び95によって、いまだに一緒に保持されている。また、溝がある状況、特に全ての装置が水中に挿入されていない場合においては有利である。溝は、図6及び7に記載される実施態様に等しく適用することができる。これらの円形又は円筒状の電極の数は、10個の電極の最大セットについては、ここで示される3を超えることができ、それが10個を超える電極を含むシステムを製造するには非常に高価であると考えられる。   Figures 7 and 8 show an embodiment using a cylinder of three materials. As shown in FIG. 7, only the inner electrode 81 and the outer electrode 83 are connected to the power source through connections 85 and 87, respectively. The intermediate electrode 82 forces the current to pass through it and becomes a neutral electrode, doubling the current passing effect. All assemblies are still held together by insulating assemblies 84 and 85 that hold electrodes that are electrically isolated from each other. Also, the holes in the closed loop electrode are desirable in some situations, but are not an essential part of the present invention. FIG. 8 shows an embodiment in electrical connection with all three electrodes 91, 92 and 93. In this case, the inner electrode 92 is connected to one polarity through 98, while the other two electrodes are normally connected to the opposite polarity through connections 96 and 97 coupled together. The assembly is still held together by an insulating assembly and handles 94 and 95 having grooves providing a mechanism through which water can be recirculated through the assembly. It is also advantageous in situations where there are grooves, especially when not all devices are inserted into the water. The grooves are equally applicable to the embodiment described in FIGS. The number of these circular or cylindrical electrodes can exceed the 3 shown here for a maximum set of 10 electrodes, which is very useful for manufacturing systems containing more than 10 electrodes. It is considered expensive.

電極は外観上はプレート様である必要はなく、それらは、図9に示すように棒であってもよい。2個のみの棒状電極、101及び102は、105及び106と電気的に接続している絶縁ハンドル104によって離れて保持される。電源の1つの極性は電極の1つに適用され、他の極性は他の電極に適用される。棒は、正方形、長方形、円筒形又はそれらの組み合わせでさえある円形の棒以外の断面形状であり得る。いずれも、電極の数は2に限定されない。図10は、それぞれ、電気的接続115、116、118及び119を有する絶縁アセンブリ114によって適切に保持されている、4個の棒状電極111、112、113及び117を示す。具体例として、接続115及び116は極性の1つに接続するが、118及び119は、他の電源極性に接続する。更に他の実施態様が図11に示され、内側電極130を囲んだ、4本の棒様電極、121、122、123及び127を有する。内側電極130は、接続131によって1つの極性に接続されているが、他の外側電極121、122、123及び127は、接続125、126、128及び129によって他の極性に接続している。   The electrodes need not be plate-like in appearance and they may be rods as shown in FIG. Only two rod electrodes 101 and 102 are held apart by an insulating handle 104 that is in electrical connection with 105 and 106. One polarity of the power supply applies to one of the electrodes and the other polarity applies to the other electrode. The bars can be cross-sectional shapes other than round bars that are square, rectangular, cylindrical, or even combinations thereof. In any case, the number of electrodes is not limited to two. FIG. 10 shows four rod electrodes 111, 112, 113, and 117 that are suitably held by an insulation assembly 114 having electrical connections 115, 116, 118, and 119, respectively. As a specific example, connections 115 and 116 connect to one of the polarities, while 118 and 119 connect to the other power supply polarity. Yet another embodiment is shown in FIG. 11 and has four rod-like electrodes 121, 122, 123 and 127 surrounding the inner electrode 130. The inner electrode 130 is connected to one polarity by a connection 131 while the other outer electrodes 121, 122, 123 and 127 are connected to the other polarity by connections 125, 126, 128 and 129.

例えば、異なる極性の内側電極を囲む1つの極性の電極の「円」として、追加数の棒状電極も用いることができる。同様に、代替えの極性電極のアレイも可能である。同様に、電極は同じであるか、同じ形状のものでさえある必要はない。図12に示すように、いくつかの電極が、他のものから異なった形態であることが可能である。2本の棒状電極、141及び142は、プレート電極143の反対側に位置する。それらは、絶縁ハンドル/支持機構中に一緒に保持される必要がある。それらは、それらの接続145及び146を通じて適用される反対の極性を有する141及び142、及び接続せず、2個の活性電極141及び142の間の中性電極として作用する中心電極143と接続している。また、145及び146を通じた141及び142との電気的接続は同じであってよいが、中心電極143は、148によって反対の電極に接続する。図13に示される他の変形においては、電極151及び152は、接続155及び156によって代わりの極性と接続し、電極153は、それらの両方に対して中性である。2個の電極151及び152を同じ極性に接続し、153を反対の極性にすることは、図1に示す配置と同じである。   For example, an additional number of rod-shaped electrodes can be used as a “circle” of one polarity electrode surrounding inner electrodes of different polarities. Similarly, alternative polar electrode arrays are possible. Similarly, the electrodes need not be the same or even the same shape. As shown in FIG. 12, some electrodes can be configured differently from others. The two rod electrodes 141 and 142 are located on the opposite side of the plate electrode 143. They need to be held together in an insulating handle / support mechanism. They connect 141 and 142 with opposite polarities applied through their connections 145 and 146 and a central electrode 143 that acts as a neutral electrode between the two active electrodes 141 and 142 without connection. ing. Also, the electrical connection with 141 and 142 through 145 and 146 may be the same, but the center electrode 143 is connected to the opposite electrode by 148. In another variation shown in FIG. 13, electrodes 151 and 152 are connected to an alternate polarity by connections 155 and 156, and electrode 153 is neutral to both. Connecting the two electrodes 151 and 152 to the same polarity and setting 153 to the opposite polarity is the same as the arrangement shown in FIG.

ハンドルは絶縁材料で製造することができ、電極は任意の安定な手段によって接続することができる。それらは、いくつかのクイックフィット(quick fit)法を介して永久に連結又は接続することができる。永久的な連結は、装置を一度使用及び使い捨て装置にするが、クイックフィット法は、装置を、入れ替え可能な電極を有する連続使用のものにする。ハンドルは握ることができるものであることができ、又は、単にそれぞれ図1、2、3及び4の7、17、27又は37等に示すのと同様のスペーサーのセットであってもよい。ハンドルは、適切な電極への電気的接続を可能にするものでなければならない。   The handle can be made of an insulating material and the electrodes can be connected by any stable means. They can be permanently connected or connected via several quick fit methods. Permanent connection makes the device once used and disposable, while the quick fit method makes the device continuous use with interchangeable electrodes. The handle can be something that can be gripped, or it can simply be a set of spacers similar to those shown in FIGS. 1, 2, 3, and 4, 7, 17, 27, or 37, respectively. The handle must allow electrical connection to the appropriate electrode.

同様に、図14に示す実施態様において示すように、容器によって電極を支持することが可能である。電極161及び162は、反対の極性電圧が適用される電気的接続165及び166を有する取り付け機構164によって容器163内に適切に保持される。この全てのアセンブリは、いまだに手で持っていくことができる。取り付け機構164は、容器163に永久に固定するものであるか、又は取り外し可能なもののいずれかであり、容器なしのアセンブリは図1に示すものと同様である。図1〜13に示す配置は、本明細書に示す2個の電極配置の代わりに用いることができる。しかし、電極が容器から取り外し可能である場合、図1〜13に示すのと同様の装置の機能及び携帯性は維持される。   Similarly, the electrode can be supported by a container, as shown in the embodiment shown in FIG. The electrodes 161 and 162 are suitably held in the container 163 by a mounting mechanism 164 having electrical connections 165 and 166 to which opposite polarity voltages are applied. All this assembly can still be taken by hand. The attachment mechanism 164 is either permanently fixed to the container 163 or removable, and the containerless assembly is similar to that shown in FIG. The arrangement shown in FIGS. 1-13 can be used in place of the two electrode arrangement shown in this specification. However, if the electrode is removable from the container, the function and portability of the device similar to that shown in FIGS.

同様に、図15の実施態様に示すように、電極の1つとして、金属製容器を用いることもできることを示すべきである。アイテム172は、コネクタ176によって電源に接続される、容器及び1個の電極の両方である。他の電極171はコネクタ175及びそれとの電気的接続なしで容器172内で配置することができる、絶縁部品174を有する。   Similarly, it should be shown that a metal container can also be used as one of the electrodes, as shown in the embodiment of FIG. Item 172 is both a container and a single electrode connected to a power source by a connector 176. The other electrode 171 has an insulating component 174 that can be placed in the container 172 without the connector 175 and electrical connection therewith.

また、電極171が容器172に永久に固定されない場合、携帯性は維持される。   Further, when the electrode 171 is not permanently fixed to the container 172, portability is maintained.

他の電極配置も用いることができる。特に、外側電極からの電気的接続がアセンブリから除去され、容器に接続される場合、図6及び7に示す実施態様は、また有用である。   Other electrode arrangements can also be used. The embodiment shown in FIGS. 6 and 7 is also useful, particularly when the electrical connection from the outer electrode is removed from the assembly and connected to the container.

15kg未満の重量は、平均的な成人男性によって容易に取り扱われると考えられる。これらの装置は基本的に固定して用いられるべきであるので、これは空の容器及び電極のセットの重量である。水がいったん加えられると、重量は容器を扱うことができるものであってもよい。   A weight of less than 15 kg is considered easily handled by the average adult male. This is the weight of an empty container and electrode set, since these devices should basically be used in a fixed manner. Once water is added, the weight may be sufficient to handle the container.

水処理装置にとって、多くの異なる形状が可能であり、実際の構成は、電源から得られる電圧及び電流、及び水の導電率によって決定される。   Many different shapes are possible for the water treatment device, and the actual configuration is determined by the voltage and current obtained from the power source and the conductivity of the water.

電極の面積は、片手で用いる平均的な成人男性により容易に扱うことが出来るのに好都合な面積であることができる。好都合な面積は、100mm幅、500mm長及び3mm厚みである。しかし、それらは、6mm直径、1000mm長、又は20mm直径、100mm長と等しい。面積は重要な特徴ではない。それは、重要である凝固化学イオン及び気泡を生成する犠牲的な電極の使用である。   The area of the electrode can be a convenient area that can be easily handled by an average adult male with one hand. Convenient areas are 100 mm wide, 500 mm long and 3 mm thick. However, they are equal to 6 mm diameter, 1000 mm length, or 20 mm diameter, 100 mm length. Area is not an important feature. It is the use of sacrificial electrodes that generate solidified chemical ions and bubbles that are important.

電極は任意の好都合な間隔を有することができる。しかし、電極の間の間隔からもれる、凝固した汚染粒子にとって間隔は非常に小さいので、1mmよりも小さく離れた面積は考えられない。同様に、2個の電極間を移動するのに必要な電力は工程が効率的であるためには非常に大きいために、200mmを超える間隔を有する電極は考えられない。5mm〜20mmの間隔の電極は、最も効果的な範囲と考えられる。更に、2mm〜10mmの間隔の電極も、また特定の利点を与える。これらの距離は、電極間の空間をきれいにすることを可能にし、同時に、それほどすばらしくなく、水を通じてイオンによって運ばれ、相当の効果が電流の移動によって失われる。   The electrodes can have any convenient spacing. However, the spacing is very small for solidified contaminating particles, which deviate from the spacing between the electrodes, so an area separated by less than 1 mm cannot be considered. Similarly, the power required to move between the two electrodes is so great that the process is efficient, so electrodes with a spacing of more than 200 mm are unthinkable. Electrodes with a spacing of 5 mm to 20 mm are considered the most effective range. Furthermore, electrodes with a spacing of 2 mm to 10 mm also provide certain advantages. These distances make it possible to clean the space between the electrodes, and at the same time are not so great and are carried by the ions through the water and a considerable effect is lost by the movement of the current.

プレート又は電極の組成
前述した水処理装置のこの実施態様は、金属/水の表面を通って電流の通過によって活性金属イオンを遊離し、犠牲的であるいくつかの電極の原理を作動させる。式1及び2で与えられる反応は、陽極で起こる。このような陽極−正の極性−は、適切なイオンを犠牲にする犠牲的な金属からならなければならない。好ましい陽極金属はアルミニウム(Al)であるが、鉄(Fe)、であってもよく、それらの両方は三価金属である。他の適切な金属は、汚染水からいくつかのタイプの粒子を除去するのを補助することができるマグネシウム(Mg)である。他の変形においては、陽極は、強力な殺藻剤であり、汚染水から藻類を除去することのできる銅(Cu)からなっていてもよい。更に、銀陽極の使用は、多くの病原体を殺傷し、それ故、水を殺菌するイオンを供給する。
Plate or Electrode Composition This embodiment of the water treatment apparatus described above releases some active metal ions by the passage of electric current through the metal / water surface and activates some sacrificial electrode principles. The reaction given by equations 1 and 2 takes place at the anode. Such an anode-positive polarity-must consist of a sacrificial metal at the expense of appropriate ions. The preferred anode metal is aluminum (Al), but may be iron (Fe), both of which are trivalent metals. Another suitable metal is magnesium (Mg), which can help remove some types of particles from contaminated water. In other variations, the anode may be made of copper (Cu), which is a powerful algicide and can remove algae from contaminated water. Furthermore, the use of a silver anode provides ions that kill many pathogens and thus sterilize water.

陰極は、陽極と同じ金属、それらの金属の1種、又はステンレス鋼等の任意の他の不活性金属からなっていてもよい。最良の陰極材料の1種は、白金被覆チタンであり、それは、水に汚染物を混入させない不活性金属である。それは、アルミニウムが陰極として用いられる場合、以下の反応を示すことを注意すべきである。
Al+4HO+e は Al(OH) +2H を与える。 (4
The cathode may be made of the same metal as the anode, one of those metals, or any other inert metal such as stainless steel. One of the best cathode materials is platinum-coated titanium, which is an inert metal that does not contaminate water. It should be noted that when aluminum is used as the cathode, it exhibits the following reaction:
Al + 4H 2 O + e gives Al (OH) 4 + 2H 2 . (4

又は、それと同様なものは陰極でも起こり得る。これは、それが、より少ない電気使用でより早くきれいにしながら、より多くのアルミニウムを水中に遊離するのを補助するという利点を有する。式3及び4における反応は、反応4がアルミニウム陰極で起こる全ての反応でないことを意味する競争陰極反応である。   Or something similar could happen at the cathode. This has the advantage that it helps to release more aluminum into the water while cleaning faster with less electricity usage. The reactions in equations 3 and 4 are competitive cathodic reactions meaning that reaction 4 is not all reactions that occur at an aluminum cathode.

どんな中性電極も、必要に応じて、陰極として作用する1つの側及び陽極として作用する他方の側を有するだろう。そういうものとして、中性電極は、陽極、例えば、アルミニウム、鉄、マグネシウム又は銅等の同じ材料からなっていてもよい。または、それは2種の金属からなっていてもよく、その陰極作用側は、ステンレス鋼又は白金被覆チタン(又は不活性材料と同等)等の不活性材料からなってもよい。他方の側は陽極金属(Al、Fe、Mg、Cu)からなる。このケースにおいては、2種の異なる金属は電気的に結合しなければならない。   Any neutral electrode will optionally have one side acting as a cathode and the other side acting as an anode. As such, the neutral electrode may be made of the same material such as an anode, for example, aluminum, iron, magnesium or copper. Or it may consist of two metals and its cathode working side may consist of an inert material such as stainless steel or platinum-coated titanium (or equivalent to an inert material). The other side is made of an anode metal (Al, Fe, Mg, Cu). In this case, the two different metals must be electrically coupled.

陰極材料としてアルミニウムを用いた場合、陰極の活性表面上に酸素リッチな絶縁層が形成される。除去しない場合、反応が起こるのが停止し、この層は、結局、陰極を通して電流が流れるのを防止する。   When aluminum is used as the cathode material, an oxygen-rich insulating layer is formed on the active surface of the cathode. If not removed, the reaction ceases to occur and this layer eventually prevents current from flowing through the cathode.

これが起こるとき、なんらかの物理的又は化学的工程により、この材料の「酸化物」層を除去しなければならない。通常、硬い鋭い物で表面をこすり落とすことは、材料の適切な除去を確実にするのに十分である。また、極端なゼータ電位、及び残りの電荷の他の源を有する材料の存在は、電極の表面における材料の蓄積をもたらすことができる。また、これは、電極が、電圧をかけられている水の中にある場合、電流の通過を防止するために十分であり得る。また、これが起こる場合、硬い鋭い表面でそれらをこすり落とすことによって、材料のアセンブリを除去することが必要であろう。   When this happens, the "oxide" layer of this material must be removed by some physical or chemical process. Usually, scraping the surface with a hard, sharp object is sufficient to ensure proper removal of the material. Also, the presence of materials with extreme zeta potentials and other sources of residual charge can result in material accumulation at the surface of the electrode. This may also be sufficient to prevent the passage of current when the electrode is in water that is energized. Also, if this happens, it may be necessary to remove the assembly of materials by scraping them with a hard, sharp surface.

必要な電極の数は、以下の組み合わせ、すなわち
1)利用可能な電源。6ボルト未満、全ての電極が正又は負に接続されていることが好ましい。しかし、これは、他の接続された電極のために、より高い電圧の使用を排除しない。単に、工程の効果減少する。
2)6ボルト以上、陽極及び陰極電極の間の単一の中性電極を用いることが更に効果的であり得る。
3)12ボルト以上、陽極及び陰極電極の間の2個の中性電極を用いることが更に効果的であり得る。
4)15ボルト以上、陽極及び陰極電極の間の3個の中性電極を用いることが更に効果的であり得る。
によって決定される。
The number of electrodes required is a combination of the following: 1) Available power supply. Preferably less than 6 volts, all electrodes are connected positively or negatively. However, this does not preclude the use of higher voltages because of the other connected electrodes. It simply reduces the effectiveness of the process.
2) It may be more effective to use a single neutral electrode of 6 volts or more and between the anode and cathode electrodes.
3) It may be more effective to use two neutral electrodes, 12 volts or more, between the anode and cathode electrodes.
4) It may be more effective to use three neutral electrodes, 15 volts or more, between the anode and cathode electrodes.
Determined by.

これは、より高い電圧、及びより多くの中性電極に拡大することができるが、一般に、電源が都合よく利用できないかもしれないことを意味する。その状況下における更なる電極の使用は記載しないが、より多くの電極の使用は、この技術の包含を防止しない。   This can be extended to higher voltages and more neutral electrodes, but generally means that the power supply may not be conveniently available. Although the use of additional electrodes under that circumstance is not described, the use of more electrodes does not prevent the inclusion of this technique.

同様に、プレートの大きさ及び形状は可変である。一端に接続した長い長方形のプレートは製造しやすい。短い正方形又はスクワット形状は、浅いバケツに容易に適合し、大きな表面積を与え、それ故、図1及び4に示される細長いプレートよりも早くきれいになる。
非長方形のプレートは製造することが困難であるが、組み立て及び取り替えに利点を有する。図7及び8に示したようなクローズドループ電極は、1個の電極から他の電極へ中性電極を迂回して水を通して電流を流すことを困難にするので、高い導電率の水中で利点を有する。
Similarly, the size and shape of the plate is variable. Long rectangular plates connected to one end are easy to manufacture. The short square or squat shape easily fits into a shallow bucket and provides a large surface area and therefore cleans faster than the elongated plate shown in FIGS.
Non-rectangular plates are difficult to manufacture, but have advantages in assembly and replacement. Closed loop electrodes such as those shown in FIGS. 7 and 8 make it difficult to pass current through the water from one electrode to the other, bypassing the neutral electrode, thus providing advantages in high conductivity water. Have.

同様に、プレートとの外部の接続を用いることができ、必要に応じて用いられるバッテリーによって、接続を加えるか又は除去することができる。従って、凝固カチオン及び気泡を生成するためのDC電源に電気的に接続されたプレートの使用は、少量の汚染水をきれいにすることを補助するだろう。これらのプレートは曲げるか湾曲させることができる。プレートは、気泡がそれらが発生した近傍から逃避し、捕らえた凝固物が表面に浮遊するのを可能にするように開く必要がある。   Similarly, external connections to the plate can be used and connections can be added or removed depending on the battery used as needed. Thus, the use of a plate that is electrically connected to a DC power source to generate coagulation cations and bubbles will help clean small amounts of contaminated water. These plates can be bent or curved. The plate needs to be opened to allow air bubbles to escape from the vicinity where they are generated and allow trapped coagulum to float on the surface.

プレートの側面は開いている。これは、浮遊する綿状の塊が電極の近傍から離れ、表面で形をなすことを可能にする。工程は、次により容易に除去されやすくなる汚染粒子を凝固させることによって機能する。水中において、病原体の「電気分解」の可能性があるが、この工程がそれらを除去するか又は殺傷するという保証はない。水が飲用に適していることを確信するために、全ての残留病原体を殺傷することが望ましい。これを達成することができるいくつかの方法があり、伝統的な塩素又は臭素消毒又は他の化学的方法が含まれる。それらには、追加補給を必要とするという不都合がある。全ての病原体の殺傷を確実にする他の方法は、微生物に有害な金属を加えることである。このような金属の2種は銅及び銀である。いずれかの少量の水への添加は、細菌及びウイルスと反応し、それらを無害にするだろう。少なくとも陽極の1つがこれらの金属の1つを含んでいるか、それらの1つが陽極の1つ以上と電流の接触であるか、又はこれらの金属のいずれかを含む追加陽極が採用しているのを確実にすることによって、これらを加えることができる。 このように、電気凝固工程の間、少量の銀又は銅を水に加える。これの少量の一部は、安定した工程の間に除去され得る。   The side of the plate is open. This allows the floating cotton-like mass to leave the vicinity of the electrode and form at the surface. The process works by solidifying the contaminating particles which are then easier to remove. In water, there is a possibility of “electrolysis” of pathogens, but there is no guarantee that this process will remove or kill them. It is desirable to kill all residual pathogens to be sure that the water is suitable for drinking. There are several ways in which this can be achieved, including traditional chlorine or bromine disinfection or other chemical methods. They have the disadvantage of requiring additional replenishment. Another way to ensure the killing of all pathogens is to add metals that are harmful to microorganisms. Two such metals are copper and silver. Addition to any small amount of water will react with bacteria and viruses and make them harmless. At least one of the anodes contains one of these metals, one of them is in electrical contact with one or more of the anodes, or an additional anode containing one of these metals is employed These can be added by ensuring that Thus, a small amount of silver or copper is added to the water during the electrocoagulation process. A small portion of this can be removed during a stable process.

添加される殺菌用の金属、銀又は銅、イオンの量は、添加される凝固性金属の量に比例していることが重要である。これは、凝固性金属、殺菌用金属、イオンの原子価、及びそれらの原子量の相対的な表面積によって制御される。銀は、原子量108で一価であるが、アルミニウムは原子量27で三価である。具体例として、0.5mg/Lの銀及び10mg/Lのアルミニウムを加えることが望ましい場合、銀の、20×3/4=15倍のアルミニウムの表面積を必要とする。10/0.5の比から20が、銀に比べアルミニウムイオンを遊離するため3倍の電子が必要なことから3が生じる。アルミニウム及び銀の相対的な減少の相違から4が生じる。この計算は、アルミニウム及び銀が陰極から等しく離れていることを仮定する。これらの金属の合金の使用、例えば、真鍮が銅及び亜鉛の合金であり、主な金属の作用がいまだに起こっていることは当業者に明らかである。 It is important that the amount of sterilizing metal, silver or copper, ions added is proportional to the amount of solidifying metal added. This is controlled by the solidifying metal, the sterilizing metal, the valence of the ions, and the relative surface area of their atomic weight. Silver is monovalent at an atomic weight of 108, while aluminum is trivalent at an atomic weight of 27. As a specific example, if it is desired to add 0.5 mg / L silver and 10 mg / L aluminum, it requires 20 × 3/4 = 15 times the aluminum surface area of silver. From the 10 / 0.5 ratio, 20 results in 3 because 3 times more electrons are needed to release aluminum ions than silver. 4 results from the relative reduction in aluminum and silver. This calculation assumes that aluminum and silver are equally spaced from the cathode. It will be apparent to those skilled in the art that the use of alloys of these metals, for example, brass is an alloy of copper and zinc, and the main metal action still occurs.

操作
開示された水処理装置の実施態様の使用をこれから記載する。最初にきれいにするための水を容器に入れる。この容器はどのような適当なサイズ及び形状であってもよく、プラスチック(透明、半透明又は不透明)、鋼、銅又は他の適切な材料等の任意の適切な材料で製造することができる。金属容器を用いる場合、電極アレイは金属容器の上に電極を置くことによって金属容器を通って電気的に互いに接触するようにならないものでなければならない。また、容器は、装置の電極を挿入するのに十分なほど大きい、頂上に開口部を有しなければならない。それは、底部に、きれいになった水を排水するためのドレインタップを有していても有していなくてもよい。容器が透明なプラスチックで製造されている場合、水がきれいであるか、反応が完了したかを決めるのが容易であろう。容器の大きさは重要でないが、深さは電極及びその表面積の長さが電極の「きれいになった」領域の20倍よりもあまり大きくならないように、大きさが同じ程度であるべきである。この目的のため、電極のきれいになった領域は、電極を完全に包囲する円の直径である。きれいになった領域の20倍の図は実用的な目的のためのガイドであるにすぎず、きれいになった領域がはるかに大きくてもシステムはまだ作動しているだろう。50倍、又は100倍でさえも大きな「きれいになった」領域は、いまだにきれいにする動作を受けているだろう。
大きな容量又は大きなきれいになった領域は、単に、水をきれいにするのに長い時間がかかり、結局、水の容量が大きすぎる場合は、それをきれいにするのが可能でないかもしれないことを意味する。
Operation The use of an embodiment of the disclosed water treatment apparatus will now be described. First put water for cleaning into a container. The container can be of any suitable size and shape and can be made of any suitable material such as plastic (transparent, translucent or opaque), steel, copper or other suitable material. When using a metal container, the electrode array must be such that it does not come into electrical contact with each other through the metal container by placing the electrodes on the metal container. The container must also have an opening at the top that is large enough to insert the electrode of the device. It may or may not have a drain tap at the bottom for draining clean water. If the container is made of clear plastic, it will be easy to determine if the water is clean or the reaction is complete. The size of the container is not critical, but the depth should be the same size so that the length of the electrode and its surface area is not much greater than 20 times the “cleaned” area of the electrode. For this purpose, the clean area of the electrode is the diameter of a circle that completely surrounds the electrode. The 20 times view of the cleaned area is only a guide for practical purposes, and the system will still be working even if the cleaned area is much larger. Regions that are "cleaned" that are 50 times or even 100 times larger will still be undergoing a clean operation.
A large volume or a large clean area simply means that it takes a long time to clean the water and eventually it may not be possible to clean it if the water volume is too large.

容器は型にはまったものである必要はなく、水を保持する容器はいずれも用いることができる。これらは、電極を挿入することができるように、十分な深さを有する容量を保持するための容量を可能にする方法で適切に覆われるプラスチックシートを含むことができる。結局、粘土表面に保持される水たまりさえこの方法で処理することができ、処理された水は、使用のために適切に除去される。   The container does not have to be a mold, and any container that holds water can be used. These can include plastic sheets that are appropriately covered in a manner that allows the capacity to hold a capacity with sufficient depth so that electrodes can be inserted. Eventually, even a puddle retained on the clay surface can be treated in this manner, and the treated water is removed appropriately for use.

最初に図1を参照すると、電極が水の容器に置かれ、電極1及び2の間に電流の流れを起こす。陽極で、式1又は2(又は他の金属について等価なもの)で示される反応が起こり、凝固した金属イオンが遊離するが、陰極ではガスが遊離する。図2を参照し、及び1以上の中間の中性電極がある状況で、陽極に最も近い表面は陰極のように作用するが、陰極に最も近い表面は陽極のように作用する。陽極のように作用する表面は、反応1又は2のいずれかに従って金属イオンを発生し、陰極のように作用する他の表面はガスを発生する。   Referring initially to FIG. 1, the electrode is placed in a water container, causing a current flow between electrodes 1 and 2. At the anode, the reaction of Formula 1 or 2 (or equivalent for other metals) takes place, freeing the solidified metal ions, but releasing the gas at the cathode. Referring to FIG. 2 and in the situation where there is one or more intermediate neutral electrodes, the surface closest to the anode acts like a cathode, while the surface closest to the cathode acts like an anode. A surface acting like an anode generates metal ions according to either reaction 1 or 2, and the other surface acting like a cathode generates gas.

金属イオンは汚染物質を凝集(すなわち、結合)し、それらを大きくする。それらは、また、遊離した気泡と結合した、凝集した汚染物質をもたらすだろう。これは、多くの汚染物質が水中を上昇し、それらがしばしば表面において安定構造を形成する表面に到達するだろう。電極を逆流する気泡の特徴のため、気泡の近傍中の水は気泡と一緒に上方に飛び散る。この理由のため、装置が、水が電極から飛び散ることを可能にする、上端における開口部を有することは好ましい。これは、プレート及び棒状の電極のもともとの特徴であるが、図6〜8に示される設計のクローズドループ電極では必ずしもそうではない。棒の中の電極の全てが、水の表面の下に位置する場合、水を外に排出する、このような穴の存在は必ずしも必要ではない。装置がこの開口部を有しない場合、工程はいまだに機能するが、効果は低下する。そのようなものとして、これらの開口部、穴又は細い切り口は望ましい。   Metal ions aggregate (ie, bind) contaminants and enlarge them. They will also result in agglomerated contaminants combined with free air bubbles. This will result in many contaminants rising in the water and reaching the surface where they often form a stable structure at the surface. Due to the characteristics of the bubbles flowing back through the electrode, the water in the vicinity of the bubbles scatters upward together with the bubbles. For this reason, it is preferred that the device has an opening at the upper end that allows water to splash from the electrodes. This is an original feature of plate and rod electrodes, but not necessarily the closed loop electrodes of the designs shown in FIGS. If all of the electrodes in the rod are located below the surface of the water, the presence of such holes that drain the water out is not necessary. If the device does not have this opening, the process still functions, but the effectiveness is reduced. As such, these openings, holes or narrow cuts are desirable.

式1〜4で示される反応が起こるために十分なエネルギーになるように、陽極及び陰極の間に十分な電圧を維持しなければならないことに注意すべきである。一般に、陽極−陰極セットあたり、少なくとも3ボルトのDC電源が必要である。現実的な目的のためには、4ボルトを超えることが望ましい。しかし、陽極−陰極セットあたり、2ボルトと同じくらいの電圧でいくつかの反応を起こすことは可能である。そのようなものとして、シリーズにおける陽極−陰極のセットあたり、本発明の一部を形成する最小の陽極−陰極電圧は、2ボルトで設定される。また、この電圧は自乗平均ではなく、整流されたAC電源が関与する限り、最大限にするピークであることに注意すべきである。1ボルト未満の電圧は実用的な使用には低すぎると考えられる。   It should be noted that a sufficient voltage must be maintained between the anode and the cathode so that there is sufficient energy for the reactions shown in equations 1-4 to occur. Generally, a DC power supply of at least 3 volts is required per anode-cathode set. For practical purposes, it is desirable to exceed 4 volts. However, it is possible to cause some reactions at voltages as high as 2 volts per anode-cathode set. As such, the minimum anode-cathode voltage that forms part of the present invention per anode-cathode set in the series is set at 2 volts. It should also be noted that this voltage is not a root mean square and is a peak that maximizes as long as a rectified AC power source is involved. A voltage below 1 volt is considered too low for practical use.

ほとんどの電源には、電圧及び電流の制限がある。電圧がいったん電極に適用されると、水と電極との間の抵抗は、それらの間を流れる電流を決定する。水の導電率が電極表面のために非常に高い場合、電源の電圧出力が低下するかもしれず、最小の電圧がもはや維持されない。この段階で、陰極で気泡が発生したとしても、陽極には、金属イオンを遊離し、工程を機能させるのに十分ではない。与えられた電源及び水の導電率について、これは、電圧が増加し、再び反応がおこるような時間まで、水中に電極のより少ない領域を入れることによって克服することができる。   Most power supplies have voltage and current limitations. Once a voltage is applied to the electrodes, the resistance between the water and the electrode determines the current that flows between them. If the water conductivity is very high due to the electrode surface, the voltage output of the power supply may be reduced and the minimum voltage is no longer maintained. At this stage, even if bubbles are generated at the cathode, it is not sufficient for the anode to release metal ions and allow the process to function. For a given power source and water conductivity, this can be overcome by placing less area of the electrode in water until such time as the voltage increases and the reaction takes place again.

電極のどのくらいを水中に挿入すべきかを決定するための3つのメカニズムがある。第一のメカニズムにおいては、処理される水の伝導率範囲を、バッテリー又は電源の特徴(特徴は、電圧及び内部抵抗特性を含む)と一緒に決定し、適切な電圧を維持し、それによって工程を機能させるための電極の領域を計算する。   There are three mechanisms for determining how much of the electrode should be inserted into the water. In the first mechanism, the conductivity range of the water to be treated is determined along with the battery or power supply characteristics (characteristics include voltage and internal resistance characteristics) to maintain the appropriate voltage and thereby process Calculate the area of the electrode to function.

第二のメカニズムにおいては、工程は、材料の層が数分以内に電極の表面で形成を開始するかどうかを見ることが観察される。このような層が形成を開始しない場合、電極を少し引き抜き、再度観察する。電極が水から引き上げられるか、材料の層が、表面に形成を開始するのが観察されるまで、工程は数分単位で繰り返される。これは、明らかに、それをするのに時間がかかり、不十分な方法である。   In the second mechanism, the process is observed to see if a layer of material begins to form at the surface of the electrode within minutes. If such a layer does not start forming, the electrode is pulled out a little and observed again. The process is repeated in minutes until the electrode is pulled out of the water or a layer of material is observed to begin forming on the surface. This is obviously a time consuming and inadequate way to do it.

第三のメカニズムにおいては、陽極と陰極との間の電圧が監視される。これを達成する1つの方法は、陽極及び陰極を横切って電圧計を接続し電圧を監視することである。電圧が非常に低くなった場合、電圧が最小限必要な電圧を超えるまで、電極を引き抜く。同じ結果を達成する他の方法は、陽極及び陰極を横切って回路を監視する電圧を供給することである。電圧が最小電圧を超えた場合、回路を監視する電圧は発光ダイオード(又は、ランプ、液晶ディプレイ中のシグナル等の他の適切な指示器、又は電圧が十分であることを示す他の方法)を照射する。電圧が必要な最小限より低下した場合、異なるシグナルが得られる。これは、LEDが消されるか、色が変化する(又は、失敗を示す、他の適切なエレクトロ−メカニカル−オーディオ−ビジュアルシグナル)。この段階において、本発明の一部を構成する電極セットは、電気的、機械的、オーディオ又は視覚的な信号が、電圧が適当であり、工程が効果的に作動することを示すまで、引き抜かれる。   In the third mechanism, the voltage between the anode and the cathode is monitored. One way to accomplish this is to connect a voltmeter across the anode and cathode and monitor the voltage. If the voltage becomes very low, the electrode is withdrawn until the voltage exceeds the minimum required voltage. Another way to achieve the same result is to supply a voltage that monitors the circuit across the anode and cathode. If the voltage exceeds the minimum voltage, the voltage that monitors the circuit is a light emitting diode (or other suitable indicator such as a lamp, a signal in a liquid crystal display, or other way to indicate that the voltage is sufficient) Irradiate. If the voltage drops below the required minimum, a different signal is obtained. This can cause the LED to turn off or change color (or other suitable electro-mechanical-audio-visual signal indicating failure). At this stage, the electrode set that forms part of the present invention is withdrawn until an electrical, mechanical, audio or visual signal indicates that the voltage is adequate and the process operates effectively. .

電圧を監視する能力は望ましい特徴である。しかし、電極の領域が、電源の能力及び水の導電率に適切に適合するように選択される場合、デザインは、電圧が、必要最小限の電圧を常に超えるのを確実にするだろう。前述したように、電圧が望まれる最小限より低下したとしても、使用者には、工程が特定量の利用可能な電源を用いてさえ、それを解決するメカニズムがある。   The ability to monitor voltage is a desirable feature. However, the design will ensure that the voltage will always exceed the minimum required voltage if the area of the electrode is chosen to adequately match the power capability and water conductivity. As mentioned above, even if the voltage drops below the desired minimum, the user has a mechanism to solve it even if the process uses a certain amount of available power source.

遊離した凝集金属イオンは周知の凝集反応により水中の汚染物質粒子と結合し、粒子をわずかに大きくするだろう。遊離ガスは、凝集した汚染物質の集合を捕らえ、それらを浮揚性にする微泡を形成するだろう。これらの浮揚性の集合は、次いで表面に浮上し、準安定な層を形成するだろう。汚染物質が上昇するにつれ、水は、よりきれいに見えるだろう。電極から上昇するガスの作用は、それと共に水を上昇させるだろう。これは、容器中の水がプレート電極を通して循環するのを確実にするだろう。これには2つの効果がある。第一は、それが水を通して電極を撹拌し、それらを全て通過させ、その結果、全てきれいにする必要がないことである(容器のサイズが非常に大きくないので、そのようなものが起こることができないなら)。第二は、水中の微生物がプレートを通り抜け、それらが強力な電力にさらされることである。そのようなものが、全ての微生物を殺傷するのに十分でないかもしれないが、多くの微生物の運動性を低下させ、綿状の塊からそれを除去した後に水中に残留する生細菌を相当減少させる。   The liberated aggregated metal ions will bind to the contaminant particles in the water by a well-known aggregation reaction and will cause the particles to become slightly larger. Free gas will trap aggregates of aggregated contaminants and form microbubbles that make them buoyant. These buoyant masses will then float to the surface and form a metastable layer. As the pollutant rises, the water will appear cleaner. The action of the gas rising from the electrode will raise the water with it. This will ensure that the water in the vessel circulates through the plate electrode. This has two effects. The first is that it stirs the electrodes through the water and passes them all, so that it doesn't have to be cleaned all (this can happen because the size of the container is not very large). If you can't). The second is that microorganisms in the water pass through the plates and they are exposed to strong power. Such may not be enough to kill all microorganisms, but reduces the motility of many microorganisms and considerably reduces the number of live bacteria remaining in the water after removing it from the flocculent mass Let

更に、アルミニウム及び/又は鉄陽極に加え、銅及び/又は銀陽極の使用は、水中にCu及び/又はAgイオンを放出するだろう。これらのイオンのいくつかは凝固している金属によって除去されるが、いくつかは、綿状の塊が水から沈殿することを可能にするのに必要な数時間を示す残留した病原体を固定したままである。このようにして、水は消毒されると共にきれいになる。   Furthermore, the use of copper and / or silver anodes in addition to aluminum and / or iron anodes will release Cu and / or Ag ions in water. Some of these ions are removed by the solidifying metal, but some fixed the remaining pathogens showing the number of hours necessary to allow the flocculent mass to settle out of the water It remains. In this way, the water is disinfected and cleaned.

オペレーターにより適切に調整される時間に(例えば、水がきれいに見える時、又は水の表面における綿状の塊が白くなり始めた時)、電極は水から完全に引き抜かれる。浮揚した汚染物質を含む、表面上の綿状の塊が乱されて水中に沈まないように、水をあまり撹拌しないように注意しなければならない。水が撹拌されず綿状の塊が水の上部に維持されることは有利である。また、棒から電源を除去することにより、又は電源と棒との間のスイッチを切るかのいずれかによって装置への電力を切断することができる。反応がいったん完了すると、綿状の塊が破壊され水中に再分配されるように水が撹拌されたとしても、それは水から分離されたままであり、ゆっくりと底に沈んでいく。たとえ、反応が停止したとしても、水域内にはいくつかの泡が存在したままである。従って、水の最大の洗浄を与える上昇する全ての泡のために、装置を取り除いた後、数分間、待つことが望ましい。この時間は、容器の大きさにより、約5〜30分である。反応が停止した後、数時間水を静置することに利点がある。最も小さい泡は水から上昇し、凝集した汚染物質は容器の底に非常に長く沈殿している。未反応のアルミニウムは、汚染物質又は粒子を沈殿させるだろう。水をより長く、数時間放置すると、よりきれいに見える水は処理された水であろう。 At a time appropriately adjusted by the operator (eg when the water looks clean or when the flocculent mass on the surface of the water starts to turn white), the electrode is completely withdrawn from the water. Care must be taken not to stir the water too much so that the flocculent lumps on the surface, including levitated contaminants, are disturbed and do not sink into the water. Advantageously, the water is not stirred and the flocculent mass is maintained at the top of the water. Also, the power to the device can be turned off either by removing the power source from the bar or by turning off the switch between the power source and the bar. Once the reaction is complete, even if the water is stirred so that the flocculent mass is broken and redistributed into the water, it remains separated from the water and slowly sinks to the bottom. Even if the reaction stops, some bubbles remain in the water. Therefore, it is desirable to wait for a few minutes after removing the device for all rising bubbles that give maximum cleaning of water. This time is about 5 to 30 minutes, depending on the size of the container. There is an advantage in standing water for several hours after the reaction has stopped. The smallest bubbles rise from the water and the agglomerated contaminants have settled very long at the bottom of the container. Unreacted aluminum will precipitate contaminants or particles. If the water is left for a longer period of time, the water that looks cleaner will be the treated water.

綿状の塊が表面に上昇した後、都合のいい時間に、それを除去することができる。これは、容器を圧搾し、水のレベルを上昇し、綿状の塊が上部から流れるようにすること、又は表面から綿状の塊をすくい取ること等の技術、又は他の適当な技術によって実施することができる。この作用は、より少ない汚染物質を水中に沈殿させたままにしておく。綿状の塊の除去工程が、綿状の塊を乱す場合、水を撹拌して残っている泡を崩壊することができ、数時間後に綿状の塊は、非常にきれいな水を残して底に沈むだろう。この水は、多くの他の不適当な源由来の、人の消費に適した、透明な消毒された水を与えるために簡単に注ぐことができる。   After the flocculent mass has risen to the surface, it can be removed at a convenient time. This can be done by techniques such as squeezing the container, raising the level of water, allowing the flocculent mass to flow from the top, or scooping the flocculent mass from the surface, or other suitable technique. Can be implemented. This action leaves less pollutants precipitated in the water. If the flocculent removal process disturbs the flocculent mass, it can stir the water to break up the remaining foam, and after a few hours the flocculent mass will leave the bottom leaving very clean water. Will sink into. This water can be easily poured to provide clear, disinfected water that is suitable for human consumption from many other unsuitable sources.

適切であると判断された更なる時に、きれいになった水を容器から引き抜くことができる。これを行った時に、綿状の塊を除去していない場合、水を取り除く時に、表面の綿状の塊が乱されていないことが望ましい。これを実施するいくつかの方法がある。1つは、底に蛇口を有する容器を使用することである。適当な時に蛇口を開け水を排水する。このような容器を利用できない場合、小さいホースを用いて水を吸い上げることができる。ホースの一端をバケツ内に置き、外側の端で減圧を形成し、水を取り除く。これは、綿状の塊を破壊しないように制御した方法で実施するのが重要である。注意は、綿状の塊が破壊されず、汚染物質が水中に戻らないことを確実にするように実施する必要があることである。第三の方法は、注ぐ蛇口を有するバケツを用いて単に水を流れ出させることである。第四の方法は、注ぐ「へり」を有するバケツを用いることである。単に、へりから綿状の塊を押しのけ、バケツの内容物の大部分を流れ出させる。これらのケースにおいては、除去された汚染物質が水に再び汚染しないように、注がれる水を見続けることが望ましいことに注意してください。   When further determined to be appropriate, the cleaned water can be withdrawn from the container. If the flocculent mass is not removed when this is done, it is desirable that the surface flocculent mass is not disturbed when removing water. There are several ways to do this. One is to use a container with a faucet at the bottom. When appropriate, open the faucet and drain the water. If such a container is not available, water can be drawn up using a small hose. Place one end of the hose in the bucket and create a vacuum at the outer end to remove the water. It is important to do this in a controlled manner so as not to destroy the flocculent mass. Care should be taken to ensure that the flocculent mass is not destroyed and that the contaminants do not return to the water. The third method is simply to drain the water using a bucket with a pouring faucet. The fourth method is to use a bucket with a pouring “edge”. Simply push the flocculent mass off the edge and let most of the contents of the bucket flow out. Note that in these cases it is desirable to continue to watch the water being poured so that the removed contaminants do not contaminate the water again.

他の代替え手段は、処理された水を撹拌し、浮遊する綿状の塊を破壊し、全ての粒子を容器の底に沈殿させることを含む。これは、上部の水を全ての汚染物質がない状態にし、それは、単に注ぐか、別に除去することができる。他の代替え手段は、水を適当なフィルターに注ぐことである。あるケースにおいては、単に、電気凝固工程の前には粒子を除去しない粗いフィルターであってもよい。この後者の工程を用いる場合、水をフィルターに通す前に、数時間静置させることが最良であり、また24時間以内が有利であると考えられる。   Other alternative means include stirring the treated water, breaking up the floating flocculent mass and allowing all particles to settle to the bottom of the container. This makes the top water free of all contaminants, which can simply be poured or removed separately. Another alternative is to pour water into a suitable filter. In some cases, it may simply be a coarse filter that does not remove particles prior to the electrocoagulation step. When using this latter step, it is best to let water stand for several hours before passing it through the filter, and within 24 hours is considered advantageous.

一般的ルールとして、装置が切断されるか、又は水を取り除いたあとにより長く水を静置すると、与えられた容量の水をきれいにするのに必要な処理が少ない。   As a general rule, if the device is disconnected or left for longer after the water is removed, less processing is required to clean a given volume of water.

結果
適切な方法で用いられた場合、この技術は、1つの簡単な操作で、95%〜99.9%+の多くの汚染物質を除去することができる。除去される量は汚染物質の性質による。該システムは軽く汚染された水、すなわち泥及び腐敗/下水のオーバーフローによって汚染された水、及び、おそらく軽い工業用は鉱業汚染にのみ適していると考えられることに注意すべきである。腐敗又は下水廃水、又は激しい工業用汚水には適していないと考えられる。しかし、水処理装置が指示に従って使用される場合、汚染物質の除去速度は、通常は下記の通りである。
Results When used in an appropriate manner, this technique can remove many contaminants from 95% to 99.9% + in one simple operation. The amount removed depends on the nature of the contaminant. It should be noted that the system is considered to be suitable for lightly contaminated water, ie water contaminated by mud and spill / sewage overflow, and perhaps light industrial use only for mining pollution. It is considered unsuitable for septic or sewage wastewater or severe industrial sewage. However, when the water treatment device is used according to instructions, the contaminant removal rates are usually as follows.

Figure 2008544837
Figure 2008544837

除去割合は、単に約99%であるが、銅/銀の使用は、残留する病原体が不活性であることを意味する。   The removal rate is only about 99%, but the use of copper / silver means that the remaining pathogen is inactive.

処理の後、水はきれいに見え、ほとんどの汚染物質及び病原体は除去された。非常にきれいに見え、もとの原料水よりも味が良好であるべきである。ほとんどのケースにおいて、残留する活性病原体の割合は0であろう。しかし、この工程が全ての病原体を除去/破壊していることを保証しているのでなく、全ての合理的な源からの飲用に適した水の製造における、適切な単一工程法として考えられるわけではない。非常に汚染されている水源においては、消毒の他の源を考えるべきである。   After treatment, the water looked clean and most contaminants and pathogens were removed. It should look very clean and taste better than the original raw water. In most cases, the percentage of active pathogen remaining will be zero. However, this process does not guarantee that all pathogens have been removed / destroyed, but can be considered as a suitable single-step method in the production of potable water from all reasonable sources Do not mean. For highly contaminated water sources, other sources of disinfection should be considered.

利点
前述した水処理装置の主要な利点は、多様な汚染物質を除去することができ、わずかな指示により人によって、用いられ、繰り返して再利用することが容易な簡単な装置であることである。
Advantages The main advantage of the water treatment equipment mentioned above is that it is a simple equipment that can remove a variety of pollutants, can be used by people with few instructions, and can be reused repeatedly. .

前述した水処理装置は、わずかな技術力又は補助により、わずかな電力及び一人により、ほとんどどこでも、容易に製造し、運搬し、操作することができる。   The water treatment device described above can be easily manufactured, transported and operated almost anywhere with little power and one person, with little technical power or assistance.

前述した携帯用水処理装置で処理された水は、ほとんどの汚染物質が除去され、飲用に非常に適している。他の利点は、下記を含む。
1)前述した携帯用水処理装置により必要な電力量は非常に小さい。通常、激しく汚染された水は、100NTUの濁度を有し、微量の細菌を含む。前述した携帯用水処理装置は、10リットルまでの水をきれいにするために、たったの3ボルトで0.1アンペア時しか使用しない。より高いレベルの汚染は、水をきれいにするためにさらに電力を必要とし、より低いレベルは、更に多くの水さえもきれいにできることを意味する。
2)前述した携帯用水処理装置によって必要な非常に少ない電力量は、単一の6ボルト5アンペア時のバッテリーが、500リットルを超える水をきれいにすることができることを意味する。単一の小さい市販の9ボルトのバッテリーは、15リットルの水をきれいにするために用いることができる。
3)前述した携帯用水処理装置は、ソーラーパネルによって用いることができる。よく晴れた日には、12ボルト10ワットのソーラーパネルが、2又は3個の装置に電気を与えることができ、1日あたり、1,000〜2,000リットルを超える汚染水をきれいにすることができる。これは、現在利用できる他のいずれのメカニズムよりも、効果的な水処理である。
4)小さい電源を利用できると、遠隔地にきれいな飲用水を提供する能力が、前述した携帯用水処理装置を用いて、かなり向上する。また、それは、遠隔地を旅行する人が、完全な補給品を運搬することの代わりに、道に沿って水を得ることを可能にする。等しく重要なことに、例えば、天災に続く救済等の、最小限の施設にきれいな水を供給することを可能にする。
The water treated by the portable water treatment device described above is very suitable for drinking since most of the contaminants are removed. Other advantages include the following.
1) The amount of power required by the portable water treatment device described above is very small. Normally, heavily contaminated water has a turbidity of 100 NTU and contains trace amounts of bacteria. The portable water treatment device described above uses only 3 volts and 0.1 amp hour to clean up to 10 liters of water. Higher levels of contamination require more power to clean the water, and lower levels mean that even more water can be cleaned.
2) The very small amount of power required by the portable water treatment device described above means that a single 6 volt 5 amp hour battery can clean more than 500 liters of water. A single small commercial 9 volt battery can be used to clean 15 liters of water.
3) The portable water treatment apparatus described above can be used with a solar panel. On sunny days, a 12 volt 10 watt solar panel can power two or three devices and clean up over 1,000-2,000 liters of contaminated water per day Can do. This is a more effective water treatment than any other currently available mechanism.
4) When a small power source is available, the ability to provide clean drinking water to remote locations is significantly improved using the portable water treatment device described above. It also allows a person traveling in a remote area to get water along the road instead of carrying a complete supply. Equally important, it makes it possible to supply clean water to a minimal facility, for example, relief following a natural disaster.

本発明を、好ましい実施態様を参照して説明したが、本発明が多くの他の形態において具体化できることは当業者に理解されるだろう。   Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that the invention may be embodied in many other forms.

図1は、水処理装置の第一の実施態様の概略的な側面図、正面図及び平面図である。FIG. 1 is a schematic side view, front view, and plan view of a first embodiment of a water treatment apparatus. 図2は、水処理装置の第二の実施態様の概略的な側面図、正面図及び平面図である。FIG. 2 is a schematic side view, front view, and plan view of a second embodiment of the water treatment apparatus. 図3は、水処理装置の第三の実施態様の概略的な側面図、正面図及び平面図である。FIG. 3 is a schematic side view, front view, and plan view of a third embodiment of the water treatment apparatus. 図4は、水処理装置の第四の実施態様の概略的な側面図、正面図及び平面図である。FIG. 4 is a schematic side view, front view, and plan view of a fourth embodiment of the water treatment apparatus. 図5は、水処理装置の第五の実施態様の概略的な側面図、正面図及び平面図である。FIG. 5 is a schematic side view, front view, and plan view of a fifth embodiment of the water treatment apparatus. 図6は、水処理装置の第六の実施態様の概略的な側面図、正面図及び平面図である。FIG. 6 is a schematic side view, front view, and plan view of a sixth embodiment of the water treatment apparatus. 図7は、水処理装置の第七の実施態様の概略的な側面図、正面図及び平面図である。FIG. 7 is a schematic side view, front view, and plan view of a seventh embodiment of the water treatment apparatus. 図8は、水処理装置の第八の実施態様の概略的な側面図、正面図及び平面図である。FIG. 8 is a schematic side view, front view, and plan view of an eighth embodiment of the water treatment apparatus. 図9は、水処理装置の第九の実施態様の概略的な側面図、正面図及び平面図である。FIG. 9 is a schematic side view, front view, and plan view of a ninth embodiment of the water treatment apparatus. 図10は、水処理装置の第一の実施態様の概略的な平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view of the first embodiment of the water treatment apparatus. 図11は、水処理装置の第十一の実施態様の概略的な平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view of the eleventh embodiment of the water treatment apparatus. 図12は、水処理装置の第十二の実施態様の概略的な平面図である。FIG. 12 is a schematic plan view of a twelfth embodiment of the water treatment apparatus. 図13は、水処理装置の第十三の実施態様の概略的な平面図である。FIG. 13 is a schematic plan view of a thirteenth embodiment of the water treatment apparatus. 図14は、水処理装置の第十四の実施態様の概略的な透視図である。FIG. 14 is a schematic perspective view of a fourteenth embodiment of a water treatment device. 図15は、水処理装置の第十五の実施態様の2つの透視図である。FIG. 15 is two perspective views of the fifteenth embodiment of the water treatment device.

Claims (52)

少なくとも2個の電極;
前記少なくとも2個の電極を電気的に隔離する筐体(前記少なくとも2個の電極は相互に相隔たって固定されている)を含む電気凝固法による携帯用汚染水処理装置であって、
前記少なくとも2個の電極が、汚染水中で少なくとも部分的に浸水され、電位を与え、前記少なくとも2個の電極の1個が、汚染水にイオンを与えるように犠牲的である携帯用汚染水処理装置。
At least two electrodes;
A portable contaminated water treatment apparatus using an electrocoagulation method, including a casing that electrically isolates the at least two electrodes (the at least two electrodes are fixed apart from each other),
A portable contaminated water treatment wherein the at least two electrodes are at least partially submerged in the contaminated water to provide an electrical potential and one of the at least two electrodes is sacrificial to provide ions to the contaminated water apparatus.
少なくとも2個の電極の1個が、汚染水に凝固イオンを与えるように犠牲的である、請求項1記載の装置。 The apparatus of claim 1, wherein one of the at least two electrodes is sacrificial to provide coagulated ions to the contaminated water. 前記少なくとも2個の電極が、約15kg未満の結合質量を有する、請求項1又は2記載の装置。 The apparatus of claim 1 or 2, wherein the at least two electrodes have a combined mass of less than about 15 kg. 前記少なくとも2個の電極が、約5kg未満の結合質量を有する、請求項1又は2記載の装置。 The apparatus of claim 1 or 2, wherein the at least two electrodes have a combined mass of less than about 5 kg. 前記少なくとも2個の電極が、約2kg未満の結合質量を有する、請求項1又は2記載の装置。 The apparatus of claim 1 or 2, wherein the at least two electrodes have a combined mass of less than about 2 kg. 前記少なくとも2個の電極が、約1kg未満の結合質量を有する、請求項1又は2記載の装置。 The apparatus of claim 1 or 2, wherein the at least two electrodes have a combined mass of less than about 1 kg. 前記少なくとも2個の電極が、約0.2kg未満の結合質量を有する、請求項1又は2記載の装置。 The apparatus of claim 1 or 2, wherein the at least two electrodes have a combined mass of less than about 0.2 kg. 前記少なくとも2個の電極が、
固体の周囲を包む金属箔;
薄い湾曲した金属板;
平らな金属プレート;及び
円筒状の金属棒のいずれかから生成されている、前記請求項のいずれか1項記載の装置。
The at least two electrodes are
Metal foil wrapping around the solid;
Thin curved metal plate;
The apparatus of any one of the preceding claims, wherein the apparatus is made from any of a flat metal plate; and a cylindrical metal bar.
前記少なくとも2個の電極が、
楕円形;
円形;
長方形;
環状;及び
閉鎖形状又はほぼ閉鎖形状のいずれかの断面を有する、前記請求項のいずれか1項記載の装置。
The at least two electrodes are
Oblong;
Round;
Rectangle;
8. An apparatus according to any one of the preceding claims, having a cross-section that is either annular; and closed or nearly closed.
前記少なくとも2個の電極の少なくとも1個に、前記電位を供給するために適した電源を更に含む、前記請求項のいずれか1項記載の装置。 The apparatus of any one of the preceding claims, further comprising a power source suitable for supplying the potential to at least one of the at least two electrodes. 電源用のオンオフ制御を更に含む、請求項10記載の装置。 The apparatus of claim 10, further comprising an on / off control for the power source. 前記電源が、約1〜約100ボルトの電圧を発生する、請求項10又は11記載の装置。 12. The apparatus of claim 10 or 11, wherein the power source generates a voltage of about 1 to about 100 volts. 前記電源が、約2〜約40ボルトの電圧を発生する、請求項10又は11記載の装置。 12. The apparatus of claim 10 or 11, wherein the power source generates a voltage of about 2 to about 40 volts. 前記電源が、約3〜約15ボルトの電圧を発生する、請求項10又は11記載の装置。 12. The apparatus of claim 10 or 11, wherein the power source generates a voltage of about 3 to about 15 volts. 前記電源が直流電源である、請求項10〜14のいずれか1項記載の装置。 The device according to claim 10, wherein the power source is a DC power source. 前記直流電源が、
充電式電池;
使い捨て電池;
ソーラーパネル;
携帯用の手動式発電器;
風力発電機;及び
コンセントから得られるDC電源のいずれかを含む、請求項15記載の装置。
The DC power supply is
Rechargeable battery;
Disposable batteries;
solar panel;
Portable manual generator;
The apparatus of claim 15, comprising: a wind power generator; and a DC power source obtained from an electrical outlet.
前記電源が、ゆっくりと変化する交流電源である、請求項10〜14のいずれか1項記載の装置。 The apparatus according to claim 10, wherein the power supply is a slowly changing AC power supply. 前記電源が、整流交流電源である、請求項10〜14のいずれか1項記載の装置。 The device according to claim 10, wherein the power source is a rectified AC power source. 前記少なくとも2個の電極のそれぞれが、ほぼ同じ表面積を有し、それらの相隔たっている分離中でほぼ平行である、前記請求項のいずれか1項記載の装置。 The apparatus of any one of the preceding claims, wherein each of the at least two electrodes has substantially the same surface area and is substantially parallel in their spaced separation. 電極の相隔たっている分離を維持するために、少なくとも2個の電極の遠位端の間に絶縁スペースを更に含む、前記請求項のいずれか1項記載の装置。 The apparatus of any one of the preceding claims, further comprising an insulating space between the distal ends of the at least two electrodes to maintain a spaced separation of the electrodes. 実質的に平行に配置された3個の前記電極を含み、3個の前記電極の最も外側の2個に供給される電位と並び、相隔たっている、前記請求項のいずれか1項記載の装置。 The apparatus according to any one of the preceding claims, comprising three of the electrodes arranged substantially in parallel and spaced apart from the potential supplied to the outermost two of the three electrodes. . 実質的に平行に配置された3個の前記電極を含み、3個の前記電極のそれぞれに供給される電位と並び、相隔たっており、同一の極性を有する最も外側の2個の電極、及び反対の極性を有する内部電極を有する、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。 The three outermost electrodes arranged substantially in parallel, the two outermost electrodes having the same polarity, spaced apart from each other, in line with the potential supplied to each of the three electrodes, and opposite 21. An apparatus according to any one of claims 1 to 20, comprising an internal electrode having the following polarity: 実質的に平行に配置された5個の前記電極を含み、5個の前記電極の最も外側の2個に供給される電位と並び、相隔たっている、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。 21. The apparatus according to any one of claims 1 to 20, comprising five electrodes arranged substantially in parallel and spaced apart from the potential supplied to the outermost two of the five electrodes. Equipment. 実質的に平行に配置された5個の前記電極を更に含み、5個の前記電極の最も外側の2個及び中心の1個に供給される電位と並び、相隔たっている、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。 21. The method further comprises five electrodes arranged substantially in parallel, and are aligned and spaced apart from potentials applied to the outermost two of the five electrodes and one of the centers. The device according to any one of the above. 前記少なくとも2個の電極が棒状形態であり、シリンダー内に実質的に同心円状に配置される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。 21. A device according to any one of the preceding claims, wherein the at least two electrodes are in the form of rods and are arranged substantially concentrically within a cylinder. 前記少なくとも2個の電極が、内側及び外側シリンダーに実質的に同心円状に配置された形態、及び内側のシリンダー内に実質的に同心円状に配置された棒状であり、電位が棒及び外側シリンダーに供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。 The at least two electrodes are configured to be substantially concentrically disposed in the inner and outer cylinders, and in a rod shape disposed substantially concentrically in the inner cylinder, and the electric potential is applied to the rod and the outer cylinder. 21. Apparatus according to any one of claims 1 to 20, which is supplied. 前記少なくとも2個の電極が、内側及び外側シリンダーに実質的に同心円状に配置された形態、及び内側のシリンダー内に実質的に同心円状に配置された棒状であり、電位が棒、内側シリンダー及び外側シリンダーに供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。 The at least two electrodes are configured to be substantially concentrically disposed in the inner and outer cylinders, and in a rod shape disposed substantially concentrically in the inner cylinder, and the electric potential is the rod, the inner cylinder, and 21. Apparatus according to any one of the preceding claims, supplied to an outer cylinder. 前記少なくとも2個の電極が、棒に実質的に平行に相隔たっている第一及び第二の形態である、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。 21. A device according to any one of the preceding claims, wherein the at least two electrodes are in first and second configurations spaced substantially parallel to the rod. 前記少なくとも2個の電極が、中央の長手方向の軸の周りに約90°の角度で相隔たっている4本の実質的に平行な棒の形態であり、電位が全ての棒に供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。 The at least two electrodes are in the form of four substantially parallel bars spaced at an angle of about 90 ° about a central longitudinal axis, and an electrical potential is supplied to all the bars; 21. Apparatus according to any one of claims 1-20. 前記少なくとも2個の電極が、中央の長手方向の軸の周りに約90°の角度で相隔たっている、交互に実質的に平行な対に配置された、4枚の平板の形態であり、電位が全ての平板に供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。 The at least two electrodes are in the form of four flat plates arranged in alternating substantially parallel pairs spaced apart at an angle of about 90 ° about a central longitudinal axis, 21. Apparatus according to any one of claims 1 to 20, wherein is supplied to all flat plates. 前記少なくとも2個の電極が、平板、及び相隔たった2本の実質的に平行な棒の形態であり、電位が、平板及び両方の棒に供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。 21. Any one of claims 1-20, wherein the at least two electrodes are in the form of a flat plate and two spaced apart substantially parallel bars, and an electrical potential is supplied to the flat plate and both bars. The device described. 前記少なくとも2個の電極が、相対的に広い平板、及び相互に平行な、相対的に広い平板から相隔たっている相対的に狭い2枚の平板の形態であり、電位が、2枚の相対的に狭い平板に供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。 The at least two electrodes are in the form of a relatively wide flat plate and two relatively narrow flat plates that are parallel to each other and spaced from the relatively wide flat plate, and the potential is two relative 21. The device according to any one of claims 1 to 20, wherein the device is supplied to a narrow flat plate. 前記少なくとも2個の電極が、
アルミニウム;
鉄;
マグネシウム;
銅;
ステンレス鋼;
白金被覆チタン;及び
銀のいずれか1から別々に製造されている、前記請求項のいずれか1項記載の装置。
The at least two electrodes are
aluminum;
iron;
magnesium;
copper;
Stainless steel;
An apparatus according to any one of the preceding claims, manufactured separately from any one of platinum-coated titanium; and silver.
前記少なくとも2個の電極が、
アルミニウム;
鉄;
マグネシウム;
銅;
ステンレス鋼;
白金被覆チタン;及び
銀の1以上を含む、請求項1〜32のいずれか1項記載の装置。
The at least two electrodes are
aluminum;
iron;
magnesium;
copper;
Stainless steel;
35. The apparatus of any one of claims 1-32, comprising platinum coated titanium; and one or more of silver.
前記筐体が、手動の保持に適したハンドルの形態である、前記請求項のいずれか1項記載の装置。 An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the housing is in the form of a handle suitable for manual holding. 前記装置が、少なくとも2個の電極を横断する電圧監視回路を更に含む、前記請求項のいずれか1項記載の装置。 The apparatus of any one of the preceding claims, wherein the apparatus further comprises a voltage monitoring circuit across at least two electrodes. 前記電圧監視回路が、電位が汚染水へのイオンの供給に十分な場合に、指示するのに適した指示計を含む、請求項36記載の装置。 38. The apparatus of claim 36, wherein the voltage monitoring circuit includes an indicator suitable for indicating when the potential is sufficient to supply ions to contaminated water. 前記電圧監視回路が筐体内にある、請求項36又は37記載の装置。 38. The apparatus of claim 36 or 37, wherein the voltage monitoring circuit is in a housing. 前記電圧監視回路が筐体の外部にある、請求項36又は37記載の装置。 38. Apparatus according to claim 36 or 37, wherein the voltage monitoring circuit is external to the housing. 前記絶縁された筐体が、容器の一部を形成する、前記請求項のいずれか1項記載の装置。 The apparatus of any one of the preceding claims, wherein the insulated housing forms part of a container. 前記少なくとも2個の電極が、約5〜20mm相隔たっている、前記請求項のいずれか1項記載の装置。 The apparatus of any one of the preceding claims, wherein the at least two electrodes are separated by about 5 to 20 mm. 前記少なくとも2個の電極が、約2〜10mm相隔たっている、請求項41記載の装置。 42. The apparatus of claim 41, wherein the at least two electrodes are about 2-10 mm apart. 携帯用装置を用いて電気凝固法により汚染水を処理する方法であって;
前記装置が、
少なくとも2個の電極;及び
前記少なくとも2個の電極を電気的に隔離する筐体(前記少なくとも2個の電極は相互に相隔たって固定されている)を含み;
前記方法が、
汚染水中で、少なくとも2個の電極を少なくとも部分的に浸水させる工程;
少なくとも2個の電極に電位を供給して、少なくとも2個の電極の少なくとも1個を犠牲的にし、汚染水にイオンを供給する工程;
汚染水中の凝固の程度を測定する工程;及び
測定した凝固を調整するために、筐体を保持して汚染水中の少なくとも2個の電極の浸水の程度を手動で調整する工程を含む方法。
A method of treating contaminated water by electrocoagulation using a portable device;
The device is
At least two electrodes; and a housing that electrically isolates the at least two electrodes (the at least two electrodes being fixed apart from each other);
The method comprises
At least partially immersing at least two electrodes in the contaminated water;
Supplying a potential to at least two electrodes, sacrificing at least one of the at least two electrodes, and supplying ions to the contaminated water;
Measuring the degree of coagulation in the contaminated water; and holding the housing and manually adjusting the degree of water immersion of at least two electrodes in the contaminated water to adjust the measured coagulation.
少なくとも1個の犠牲的な電極が、汚染水に凝固イオンを供給する、請求項43記載の方法。 44. The method of claim 43, wherein the at least one sacrificial electrode supplies coagulated ions to the contaminated water. 汚染水中の凝固を測定する工程が、材料の層が、数分以内に水の表面の全体を覆って形成し始めるかどうか、少なくとも2個の電極の周囲の水を観察し、このような層が形成し始めない場合、汚染水中の少なくとも2個の電極の浸水を少なくすることを含む、請求項43又は44記載の方法。 Measuring the coagulation in the contaminated water observes the water around the at least two electrodes, whether a layer of material begins to form over the entire surface of the water within minutes, such layer 45. A method according to claim 43 or 44, comprising reducing the flooding of at least two electrodes in the contaminated water if does not begin to form. 汚染水中の凝固を測定する工程が、少なくとも2個の電極を横断する電圧を監視し、電圧が予め決めたレベルより低下した場合に、電圧が予め決めた電圧以上になるまで水中の少なくとも2個の電極の浸水を少なくすることを含む、請求項43又は44記載の方法。 The step of measuring coagulation in the contaminated water monitors the voltage across at least two electrodes, and if the voltage drops below a predetermined level, at least two in the water until the voltage is greater than or equal to the predetermined voltage. 45. The method according to claim 43 or 44, comprising reducing water immersion of the electrodes. 汚染水中の凝固を測定する工程が、処理される水の導電率の範囲と一緒に供給する電位の特性を測定し、凝固に十分な予め決められた電圧を維持するために汚染水に浸水すべき少なくとも2個の電極の領域を計算することを含む、請求項43又は44記載の方法。 Measuring the coagulation in the contaminated water measures the characteristics of the potential supplied along with the conductivity range of the treated water and submerses the contaminated water to maintain a predetermined voltage sufficient for coagulation 45. A method according to claim 43 or 44, comprising calculating a region of at least two electrodes to be power. 電気凝固法により汚染水を処理する携帯用装置であって、
該装置が、
容量を規定する第一の電極;
少なくとも1個の第二の電極;
前記少なくとも1個の第二の電極から前記第一の電極を電気的に分離し、前記第一の電極に接触することなく、前記容量に、前記少なくとも1個の第二の電極の導入を可能にする手段を有し、
汚染水が前記容量に、少なくとも部分的に浸水するように導入された場合に、
前記少なくとも1個の第二の電極及び電位が前記第一の電極及び前記第二の電極に供給され、第一の電極及び少なくとも1個の第二の電極の少なくとも1個が、汚染水にイオンを供給するように犠牲的である装置。
A portable device for treating contaminated water by electrocoagulation,
The device is
A first electrode defining a capacity;
At least one second electrode;
The first electrode is electrically separated from the at least one second electrode, and the at least one second electrode can be introduced into the capacitor without contacting the first electrode. Having means to
When contaminated water is introduced to at least partially submerge the volume,
The at least one second electrode and a potential are supplied to the first electrode and the second electrode, and at least one of the first electrode and the at least one second electrode is ionized in contaminated water. Equipment that is sacrificial to supply.
前記第一の電極が開放上端を有する容器の形態であり、
前記第二の電極が一方の端に絶縁キャップを、他の端又はその近傍に周辺スペーサーを有する棒状の形態である、請求項48記載の装置。
The first electrode is in the form of a container having an open upper end;
49. The apparatus of claim 48, wherein the second electrode is in the form of a rod having an insulating cap at one end and a peripheral spacer at or near the other end.
前記少なくとも1個の第二の電極が犠牲的である、請求項48又は49記載の装置。 50. The apparatus of claim 48 or 49, wherein the at least one second electrode is sacrificial. 携帯用装置を用いて電気凝固法により汚染水を処理する方法であって;
前記装置が、
容量を規定する第一の電極;
少なくとも1個の第二の電極;
前記少なくとも1個の第二の電極から前記第一の電極を電気的に分離する手段を含み、
汚染水を前記容量に導入する工程;
前記少なくとも1個の第二の電極を汚染水に少なくとも部分的に浸水させる工程;
電位を、前記第一の電極及び前記少なくとも1個の第二の電極に供給し、汚染水にイオンを供給し、前記第一の電極及び前記少なくとも1個の第二の電極の少なくとも1個が、汚染水にイオンを供給するように犠牲的とする工程を含む方法。
A method of treating contaminated water by electrocoagulation using a portable device;
The device is
A first electrode defining a capacity;
At least one second electrode;
Means for electrically separating the first electrode from the at least one second electrode;
Introducing contaminated water into the volume;
Immersing the at least one second electrode at least partially in contaminated water;
A potential is supplied to the first electrode and the at least one second electrode, ions are supplied to contaminated water, and at least one of the first electrode and the at least one second electrode is And sacrificing to supply ions to the contaminated water.
前記少なくとも1個の第二の電極が犠牲的である、請求項51記載の方法。 52. The method of claim 51, wherein the at least one second electrode is sacrificial.
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